Adsorção-fotodegradação do herbicida paraquate em água pela argila Na-Bentonita e por novos materiais TiO2-Bentonita, TiO2/ZnOBentonita, Al/Fe-Bentonita e Al/Fe.Cu-Bentonita

Abstract

In this work, the structure of sodium bentonite clay was modified using TiO2 and TiO2-oxides, doped with ZnO, and also by pillaring with mixed oxide Al/Fe and Al/Fe-doped Cu. The aim of this, is the application of these materials as adsorbents and photocatalyst of the paraquat herbicide. The materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform mid-infrared spectroscopy with attenuated total reflection (FT-IR/ATR), thermal analysis (TG/DTG), scanning electron microscopy (SEM), determination of specific surface area by the BET method, determination of particle average size and Zeta potential. As a complementary structural characterization, we conducted the temporal study of spectroscopic behavior of methylene blue dye. This dye was used as photochemical probe in suspensions of different clays in order to determine the physicochemical properties of the materials microenvironments. We investigated the adsorptive capacity and photocatalytic properties of bentonite clay and modified clays against paraquat herbicide in aqueous systems. Using adsorption kinetic and equilibrium studies applying linearized mathematical models to experimental data, we observed that the changes have not contributed to the increasing adsorption of paraquat. However, all clays showed substantial adsorptive capacity with maximum concentration adsorbed (Qmax) above 100 mg g-1, combined with a very rapid adsorption kinetics, reaching the equilibrium between 30 and 45 min. We observed that the cation exchange capacity (CEC) of the adsorbents, exerted a significant influence on the adsorption capacity against the herbicide. And by thermal adsorption studies we noticed that this occurs in different regions according to the structural characteristics of the material. Photodegradation tests of paraquat herbicide showed that on the experimental conditions, the clays modified with TiO2, showed the best photocatalytic ...

No presente trabalho, realizou-se a modificação estrutural da argila bentonita sódica pela interação com géis de TiO2 e TiO2 dopado com ZnO, e também pela pilarização da argila com óxidos mistos de Al/Fe e Al/Fe dopado com Cu. Objetivou-se a aplicação desses materiais como matrizes adsorventes e fotocatalíticas do herbicida paraquate. Os materiais foram caracterizados por difratometria de raios-X (DRX), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier e reflectância total atenuada (FTIR-ATR), análise térmica (TG/DTG), microscopia eletrônica de varredura (MEV), medida da área superficial pelo método BET, determinação do potencial Zeta e do tamanho médio de partícula. Como caracterização estrutural complementar, realizou-se o estudo temporal do comportamento espectroscópico do corante azul de metileno, utilizado como sonda fotoquímica, nas suspensões das diferentes argilas, afim de avaliar as propriedades físico-químicas dos microambientes dos materiais. Foi investigado a capacidade adsortiva e as propriedades fotocatalíticas da argila bentonita e das argilas modificadas frente ao herbicida paraquate, em sistemas aquosos. Por meio dos ensaios de cinética e equilíbrio de adsorção, aplicando modelos matemáticos linearizados aos dados experimentais, observou-se que as modificações não contribuíram para o aumento da adsorção do paraquate. No entanto, todas as argilas apresentaram considerável capacidade adsortiva, com concentração máxima adsorvida (Qmáx) acima de 100 mg g-1, aliada há uma cinética de adsorção muito rápida, atingindo o equilíbrio entre 30 e 45 minutos. Observou-se que a capacidade de troca catiônica (CTC), dos adsorventes, exerceu significativa influência na capacidade de adsorção frente ao herbicida. Por meio de estudos térmicos verificou-se que essa adsorção ocorre em regiões diferentes de acordo com as características...