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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38238Registro completo de metadados
| Campo DC | Valor | Idioma |
|---|---|---|
| dc.creator | Bertolo, Benjamim Silva | - |
| dc.date.accessioned | 2025-09-08T17:36:49Z | - |
| dc.date.available | 2025-09-08T17:36:49Z | - |
| dc.date.issued | 2025-06-25 | - |
| dc.identifier.citation | BERTOLO, Benjamim Silva. Avaliação da produção de fotocatalisador à base de zinco reciclado e emprego no tratamento de resíduos líquidos orgânico. 2025. Trabalho de conclusão de curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2025. | pt_BR |
| dc.identifier.uri | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38238 | - |
| dc.description.abstract | The improper disposal of batteries represents an environmental problem due to the presence of metals such as zinc. This work aimed to produce a photocatalyst with a high percentage of zinc oxide (ZnO) in its composition, from the recovery of zinc present in the anode of spent alkaline batteries, and to evaluate its application in the degradation of organic pollutants via heterogeneous photocatalysis. Specifically, it sought to optimize the synthesis process by acid leaching (using sulfuric acid [H2SO4] and oxalic acid [H2C2O4]) and calcination, characterize the obtained material, and test its efficiency in the degradation of the reactive blue 5G dye. The potential of the produced photocatalyst in the degradation of the herbicide 2,4-D and the drug metformin hydrochloride was also evaluated. A 32 fractional factorial design was used to optimize the acid concentrations and calcination temperature, aiming to maximize photocatalytic degradation and mass yield. The photocatalyst obtained under optimized conditions (FPOD) was characterized by XRD, FTIR, SEM, TGA, and N₂ physisorption. The photocatalytic tests were carried out in a batch system with 200 mL of reactive blue 5G dye solution (C₀ = 100 mg L-1 and initial pH = 7) and 1 g L-1 of photocatalyst, with the mixture kept under stirring for 30 min in the dark and subsequently for 3 h with exposure to UV light. Aliquots were taken from the reaction medium over time, subjected to centrifugation (3000 rpm, 5 min) and analyzed in a UV-Vis spectrophotometer (614 nm). From the XRD analysis, the formation of ZnO was confirmed, with the presence of Zn-O bonds observed by FTIR. The TGA analysis verified the purity of the material (approximately 90.6% ZnO) and the adequacy of the calcination temperature, with the last mass loss events at 374.67 °C and 409 °C, followed by stabilization. From the results of the experimental design, it was possible to observe that the variables [H2C2O4] and calcination temperature were statistically significant at the 5% significance level for photocatalytic degradation. The adjusted quadratic model was validated (Fcalculated = 86.2 > Ftabulated = 3.11) and the optimal point (FPOD) defined as 0.4 mol L-1 of H2SO4, 0.5 mol L-1 of H2C2O4, and calcination at 381 °C. Photocatalysis tests, under UV irradiation and sunlight, demonstrated high efficiency in the degradation of the reactive blue 5G dye (96.5% and 98.8%, respectively), following pseudo-first-order kinetics (kUV = 0.019 min-1 and ksol = 0.016 min-1). The degradation of 2,4-D was shown to be pH-dependent, with degradation being higher at pH 7 (97.2%), with no significant photocatalytic degradation observed for metformin hydrochloride. The ecotoxicity test with Eisenia fetida indicated no toxicity to this bioindicator from the reactive blue 5G dye solution before and after treatment by photocatalysis with FPOD. It is concluded that the route of zinc recovery from alkaline batteries for the production of ZnO photocatalysts shows indications of viability, generating an efficient material for the remediation of liquid effluents containing different organic pollutants, contributing to waste valorization and environmental sustainability. | pt_BR |
| dc.language | por | pt_BR |
| dc.publisher | Universidade Tecnológica Federal do Paraná | pt_BR |
| dc.rights | openAccess | pt_BR |
| dc.subject | Fotocatálise | pt_BR |
| dc.subject | Óxido de zinco | pt_BR |
| dc.subject | Pilhas | pt_BR |
| dc.subject | Águas residuais - Purificação | pt_BR |
| dc.subject | Photocatalysis | pt_BR |
| dc.subject | Zinc oxide | pt_BR |
| dc.subject | Sewage - Purification | pt_BR |
| dc.title | Avaliação da produção de fotocatalisador à base de zinco reciclado e emprego no tratamento de resíduos líquidos orgânico | pt_BR |
| dc.title.alternative | Evaluation of the production of recycled zinc-based photocatalyst and its use in the treatment of organic liquid waste | pt_BR |
| dc.type | bachelorThesis | pt_BR |
| dc.description.resumo | O descarte inadequado de pilhas representa um problema ambiental devido à presença de metais como o zinco. Este trabalho teve como objetivo produzir um fotocatalisador com grande percentual de óxido de zinco (ZnO) em sua composição, a partir da recuperação do zinco presente no ânodo de pilhas alcalinas exauridas e avaliar sua aplicação na degradação de poluentes orgânicos via fotocatálise heterogênea. Especificamente, buscou-se otimizar o processo de síntese por lixiviação ácida (usando ácido sulfúrico [H2SO4] e ácido oxálico [H2C2O4]) e calcinação, caracterizar o material obtido e testar sua eficiência na degradação do corante azul reativo 5G. Foi avaliada ainda a potencialidade do fotocatalisador produzido na degradação do herbicida 2,4-D e o fármaco cloridrato de metformina. Utilizou-se um planejamento fatorial fracionário 3² para otimizar as concentrações dos ácidos e a temperatura de calcinação, visando maximizar a degradação fotocatalítica e o rendimento mássico. O fotocatalisador obtido nas condições otimizadas (FPOD) foi caracterizado por DRX, FTIR, MEV, TGA e fisissorção de N2. Os ensaios fotocatalíticos foram realizados em sistema batelada com 200 mL de solução de corante azul reativo 5G (C0 = 100 mg L-1 e pHinicial = 7) e 1 g L-1 de fotocatalisador, sendo a mistura mantida sob agitação por 30 min no escuro e posteriormente por 3 h com exposição a luz UV. Foram retiradas alíquotas do meio reacional ao longo do tempo, submetidas a centrifugação (3000 rpm, 5 min) e análise em espectrofotômetro UV-Vis (614 nm). A partir da análise DRX foi confirmada a formação de ZnO, observando-se por FTIR a presença de ligações Zn-O. Pela análise TGA averiguou-se a pureza do material (aproximadamente 90,6% de ZnO) e a adequação da temperatura de calcinação sendo os últimos eventos de perda de massa em 374,67 °C e 409 °C, havendo então estabilização. A partir dos resultados do planejamento experimental, foi possível observar que as variáveis [H2C2O4] e temperatura de calcinação apresentaram-se estatisticamente significativas ao nível de 5% de significância para a degradação fotocatalítica. O modelo quadrático ajustado foi validado (Fcalculado = 86,2 > Ftabelado = 3,11) e o ponto ótimo (FPOD) definido como 0,4 mol L-1 de H2SO4, 0,5 mol L-1 de H2C2O4 e calcinação a 381 °C. Os ensaios de fotocatálise, sob irradiação UV e luz solar, demonstraram alta eficiência na degradação do corante azul reativo 5G (96,5% e 98,8%, respectivamente), seguindo cinética de pseudoprimeira ordem (kUV = 0,019 min-1 e ksol = 0,016 min-1). A degradação do 2,4-D mostrou-se dependente do pH, sendo que em pH 7 a degradação foi superior (97,2%), não sendo observada degradação fotocatalítica significativa para o cloridrato de metformina. O teste de ecotoxicidade com Eisenia fetida indicou não haver toxicidade para esse bioindicador da solução de corante azul reativo 5G antes e após o tratamento por fotocatálise com FPOD. Conclui-se que a rota de recuperação de zinco de pilhas alcalinas para produção de fotocatalisadores de ZnO apresenta indicativo de viabilidade, gerando um material eficiente para a remediação de efluentes líquidos contendo diferentes poluentes orgânicos, contribuindo para a valorização de resíduos e a sustentabilidade ambiental. | pt_BR |
| dc.degree.local | Francisco Beltrão | pt_BR |
| dc.publisher.local | Francisco Beltrao | pt_BR |
| dc.contributor.advisor1 | Schmitz, Ana Paula de Oliveira | - |
| dc.contributor.advisor-co1 | Silveira, Wagner da | - |
| dc.contributor.referee1 | Schmitz, Ana Paula de Oliveira | - |
| dc.contributor.referee2 | Steffen, Vilmar | - |
| dc.contributor.referee3 | Bressiani, Patricia Aline | - |
| dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
| dc.publisher.program | Engenharia Química | pt_BR |
| dc.publisher.initials | UTFPR | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | pt_BR |
| Aparece nas coleções: | FB - Engenharia Química | |
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|---|---|---|---|---|
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