Catalisador Fenton a base de biochar de fibra de coco verde aplicado na degradação de corante

Abstract

Processos Oxidativos Avançados (POA), por exemplo, Fenton heterogêneo, apresentam-se como alternativas promissoras no tratamento de águas residuais devido à sua eficácia, reuso de catalisadores, ampla faixa operacional de pH e baixo custo, com amplo potencial de aplicação, especialmente no uso de material suporte na incorporação de catalisador contendo ferro. O biochar, derivado da pirólise da biomassa de resíduos agroindustriais surge como um adsorvente e material suporte para produção de catalisador heterogêneo. Este estudo visa sintetizar um catalisador sólido a base de biochar de fibra de coco verde aplicado na degradação de corante azul de metileno (AM) por processo Fenton heterogêneo. O coco verde, obtido em Catalão foi pirolisado nas temperaturas de 300, 500 e 700 oC. Os materiais pirolisados e o material in natura, foram tratados com uma solução de cloreto férrico hexahidratado e ferroso tetrahidratado sob agitação para a síntese de catalisadores. Os materiais foram filtrados, secos e pirolisados novamente a 600 oC. Para os catalisadores obtidos, in natura (IN@Fe), biochar a 300 oC (BC300@Fe), biochar a 500 oC (BC500@Fe) e biochar a 700 oC (BC700@Fe), avaliou- se a eficiência na degradação do AM pela espectrometria de absorção molecular UV-Vis a 665 nm, sendo o BC300@Fe o que apresentou maior taxa de degradação (97,6%). A catálise foi otimizada para as variáveis pH, concentração do catalisador e peróxido de hidrogênio, usando planejamento fatorial. Foram realizados estudos de adsorção e cinética de degradação nas condições otimizadas. O catalisador foi caracterizado por MEV-EDS, espectroscopia na região do infravermelho, e difratometria por raios X. O BC300@Fe apresentou 94,9% de adsorção do AM, seu pH de ponto de carga zero foi 3,79. O espectro de IV apresentou picos correspondentes aos materiais precursores (in natura e BC300) o que pode ter favorecido a adsorção e consequentemente a degradação do corante AM. O BC300@Fe apresentou caráter predominantemente amorfo, observado pelo difratograma de raios X. As micrografias obtidas por MEV revelaram uma maior irregularidade para o material BC300@Fe e a EDS uma maior porcentagem de C, O e a presença de Fe. Os resultados da degradação do AM pelo BC300@Fe se adequaram ao modelo BMG. O bioensaio com o organismo teste Lactuca sativa L. mostrou a eficiência catalítica do BC300@Fe e ausência de substâncias fitotoxicas. O catalisador, apresentou uma degradação de 94,9% para o 1° ciclo e 2° ciclo e apresentou 44,75% de eficiência até o 7° ciclo de reuso. O biochar como material suporte para catalisador a base de ferro apresentou propriedades que garantiram a eficiência catalítica para degradação do corante azul de metileno em águas residuárias