Orientador: Elson Longo / Co-orientador: Juan Andrés / Banca: Maria Aparecida Zaghete Bertochi / Banca: Mario Cilense / Banca: Máximo Siu Li / Banca: Teodorico de Castro Ramalho / Resumo: Nas últimas décadas os efeitos de ordem-desordem estrutural e eletrônica em materiais semicondutores tem sido uma das áreas de pesquisa mais ativas em nanociência. Em particular, estes efeitos influenciam fortemente nas propriedades físicas e químicas dos materiais semicondutores e abre um novo campo de estudo para as aplicações em nanotecnologia. Neste contexto, o objetivo deste presente trabalho é focado principalmente no estudo dos efeitos de ordem-desordem estrutural e eletrônico, que favorecem o processo de transferência de carga em diferentes nanoestruturas multifuncionais baseada no sufeto de zinco (ZnS), tais como, ZnS puro, ZnS:M dopado com (M = Mn+2 ou Pr+3) e ZnS:M@ZnS heteroestruturado obtidos por um método solvotérmico assistido por micro-ondas. Diferentes estratégias de síntese foram investigados neste trabalho, o que possibilitaram um sensível ajuste de suas características físicas e químicas destas novas nanoestruturas baseadas no ZnS. As origens das propriedades fotocatalíticas e fotoluminescentes destas nanoestruturas de ZnS, assim, como os mecanismos envolvidos durante a transição de fase induzidas por pressão das três fases de ZnS (cúbica blenda de zinco (ZB), hexagonal wurtzita (W), cúbica rock sal (RS)), utilizando diversas metodologias teóricas e experimentais (tais como DRX, XPS, MEV-FEG, MET, UV-vis, PL) foram realizados no intuito de melhor compreender suas propriedades num nível mais fundamental. Uma análise profunda das estruturas de banda e densidade de estados fornecem uma visão profunda sobre as principais características com base nos efeitos ordem-desordem estruturais e eletrônicas nos clusters tetraédricos de ZnS. Estes estudos tem um aspecto fundamental, sobretudo para auxiliar no desenvolvimento de novos materiais e dispositivos com propriedades altamente ajustáveis. Todos nossos achados mostram uma boa concordância entre os resultados... / Abstract: In the last decades the structural and electronic order-disorder effects in semiconductor materials have been one of the most active areas of research in nanoscience. In particular, these effects influence the physical and chemical properties of semiconductor materials and open a new field of study for applications in nanotechnology. In this context, the aim of this work is mainly focusing on the study of the effects of order-disorder structural and electronic, favoring the process of charge transfer in different multifunctional nanostructures based on zinc sulfide (ZnS), such as pure ZnS, M-doped ZnS (M = Mn+2 or Pr+3) and ZnS:M@ZnS heterostructures obtained by microwave-assisted solvothermal method. Different synthetic strategies have been investigated in this work, which enabled a sensitive adjustment of its physical and chemical characteristics of these new nanostructures based on ZnS. The origins of photocatalytic and photoluminescent properties of these nanostructures of ZnS, as well as the mechanisms involved during the phase transition induced by pressure of the three phases of ZnS (cubic zinc blende (ZB), wurtzite hexagonal (W), cubic rock salt (RS)), using various theoretical and experimental methodologies (such as XRD, XPS, FE-SEM, TEM, UV - vis, PL) in order to better understand their properties at a more fundamental level. A deep analysis of the band structures and density of states provide a deep insight into the main characteristics based on the structural and electronic effects order-disorder in the tetrahedral clusters of ZnS. These studies have a fundamental aspect, especially aiding in the development of new materials and devices with highly adjustable properties. All our findings show a good agreement between theoretical and experimental results and lead to new perspectives and ideas on streamlining the properties of these nanomaterials of an atomic level. / Doutor

Orientador: Miguel Jafelicci Júnior / Banca: Celso Valentim Santilli / Banca: Léo Ricardo Bedore dos Santos / Banca: Fernando Aparecido Sigoli / Banca: Ricardo Henrique Moreton Godoi / Resumo: Nanopartículas (NP) de TiO2 puro e dopado com Fe ou Co obtidas por tratamento hidrotérmico de dispersões coloidais foram preparadas por: (i) oxidação de Ti0 com peróxido de hidrogênio em meio alcalino e (ii) aquecimento da solução resultante de (i) a 70 0C, com acetilacetonato férrico ou acetato de cobalto como fonte de dopantes. Caracterizou-se as amostras por microscopia eletrônica de transmissão (MET), difrações de elétrons e de raios X (DRX), espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDX), medidas de área de superfície específica (BET) e análise térmica. A cristalização do TiO2 em meio hidrotérmico foi favorecida pela elevação isocórica da pressão. Foram obtidas NP policristalinas de anatase com diferentes tamanhos em função das condições de síntese, de 18-25 nm e 8-107 nm, determinados respectivamente por BET (dBET) e MET (dMET), com tamanho médio de cristalito (tC) de 19-40 nm. NP agregadas de anatase com elevada cristalinidade, e menor valor de tC (19 nm) foram obtidas a 230 0C e 70% de preenchimento do reator hidrotérmico, com dMET ~ 107 nm e dBET ~ 25 nm. A 180 0C e 40% de preenchimento do reator observou-se a formação de monocristais de anatase dopada com Fe (dMET ~69 nm e tC = 40 nm). Para a amostra dopada com Co (dMET ~ 35 nm e tC =28 nm) o sistema apresentou mistura de partículas monocristalinas e com caráter não cristalino. Parâmetros de estrutura cristalina dos materiais dopados comparados ao puro mostram indícios de inibição da nucleação da anatase pelo Co, e da indução do crescimentodo pelo Fe e pelo Co. Os resultados do tratamento térmico em atmosfera de H2 e caracterização por DRX, MET e XEDS sugerem a formação do nanocompósito ferromagnético, Co0- TiO2, inferindo aplicações como semicondutor magnético diluído e como catalisador disperso de fácil remoção por separação magnética...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Pure and Fe- or Co-doped TiO2 nanoparticles using hydrothermal treatment of colloidaldispersions obtained by (i) Ti0 oxidation by hydrogen peroxide in alkaline medium, and (ii) heating of resulting solution from (i) at 70 oC were prepared. Either iron(III) acetylacetonate or cobalt acetate was used as dopant source. Transmission electron microscopy (TEM), electronic and X-ray diffractions (XRD), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), thermal analysis, and specific surface area measurements (BET) were used to characterize the obtained samples. In this work, isocoric pressure increasing favors the TiO2 crystallization during hydrothermal process. Anatase nanoparticles with different sizes: 18-25 nm and 8-110 nm, determined by BET (dBET) and TEM (dTEM), respectively, and average crystallite size (tC) of 19-40 nm were obtained varying the synthesis conditions. High crystallinity anatase aggregated nanoparticles with smaller tC value (19 nm) and estimated particle size dMET ~ 107 nm and dBET ~ 25 nm were prepared at 230 oC and 70% filled reactor vessel. Single-crystals Fe-doped anatase (dMET ~ 69 nm e tC = 40 nm) were obtained at 180 oCand 40% filled reactor. In the case of Co-doped anatase (dMET ~ 35 nm e tC = 28 nm), the system washeterogeneous presenting a mixture of single-crystals and amorphous-like nanoparticles. Comparisonbetween crystalline structure parameters of pure and doped materials suggests that although Coaddition leadsto decreases in the anatase nucleation rate, the Fe addition seems to be leading to anincreasing in the anatase crystallization. Co-doped TiO2 sample evaluation by XDR, TEM and EDX,after thermal treatment in H2 atmosphere, suggests Co0/TiO2 ferromagnetic nanocomposite formation. This result infers the potential nanocomposite application as diluted magnetic semiconductor and as dispersed catalyst with easy magnetic separation. / Doutor

Orientador: Silvania Lanfredi / Banca: Patrícia Alexandra Antunes / Banca: Sérgio Antônio Marques de Lima / Resumo: Este trabalho teve como objetivo a preparação, a caracterização estrutural e análise do potencial fotocatalítico de nanopartículas do tipo core@shell de ZnO@Cr, ZnO@Ni e dos compósitos de C/Zn@Cr e C/ZnO@Ni, combinando nanopartículas e carbono amorfo. As nanopartículas core@shell foram sintetizadas pelo método Pechini Modificado e os compósitos, contendo carbono amorfo, pelo método de Pirólise Parcial. Os materiais sintetizados foram caracterizados por análise termogravimétrica (TG), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET), difração de raios X (DRX), espectroscopia de absorção no infravermelho (I.V.), espectroscopia no ultravioleta-visível (UV-VIS) e medidas de condutividade térmica. As caracterizações estruturais mostraram a formação de um sistema do tipo core@shell, onde o recobrimento é essencialmente amorfo. Uma pequena fração de solução sólida foi identificada na interface núcleo/revestimento, bem como uma redução nos valores de energia de band gap, em função dos recobrimentos. Para os compósitos, as caracterizações estruturais mostraram a manutenção das nanopartículas core@shell em meio a uma matriz de carbono com estrutura do tipo turbostrática. A análise do potencial fotocatalítico mostrou que, os recobrimentos com Cr e Ni e a matriz de carbono, de modo geral, atuaram positivamente sobre a fotoatividade do ZnO. Foram obtidas taxas de descoloração entre 64 e 98%, sendo o melhor resultado obtido para a descoloração do corante basic blue 41 na presença das nanopartículas ZnO@Ni. Em todos os experimentos, a reação de descoloração dos corantes, seguiu uma cinética do tipo primeira ordem / Abstract: This work aimed the preparation, structural characterization and analysis of photocatalytic potential of ZnO@Cr and ZnO@Ni core@shell type nanoparticles and of C/Zn@Cr and C/ZnO@Ni composites, combining the nanoparticles and amorphous carbon. The core@shell nanoparticles were synthesized by the Pechini Modified method and the composites, containing amorphous carbon, were synthesized by the Partial Pyrolysis method. The synthesized materials were characterized by thermogravimetric (TG), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FT-IR), ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis) and thermal conductivity measurements. The structural characterization showed the formation of a core@shell type system where the coating is essentially amorphous. A small fraction of solid solution was identified in the interface core/coating, as well as a reduction in the band gap energy values as a function of the coatings. For the composites, structural characterizations showed the maintenance of the core@shell nanoparticles amid a carbon matrix with turbostratic type structure. The analysis of the photocatalytic potential showed that the coatings with Cr and Ni and carbon matrix acted positively on the photoactivity of ZnO. Discoloration rates between 64 and 98% were obtained. The best result was acquired for the discoloration of the basic blue 41 dye in presence of ZnO@Ni nanoparticles. In all experiments, the reaction of discoloration of dyes followed a kinetic of the first order type / Mestre

Orientador: Sandra Helena Pulcinelli / Coorientador: Celso Valentin Santilli / Banca: Giancarlo Esposito de Souza Brito / Banca: Luiz Carlos A. de Oliveira / Resumo: O óxido de zinco é material de baixo custo, estável e de baixa toxidade. Suas propriedades potencializam a aplicação como dispositivos ópticoelêtronicos, sensores químicos e biosensores e em catálise entre outras. Neste trabalho foram preparadas suspensões coloidais, filmes finos e pós nanoparticulados a base de ZnO pelo processo sol-gel, a partir de acetato de zinco. Os filmes foram preparados pela imersão de substrato de vidro na suspensão coloidal de ZnO, utilizando-se a técnica de dip-coating, com posterior tratamento térmico a 500 ºC. A suspensão coloidal foi transformada em pó, que também passou por tratamento térmico a 500 ºC, visando a caracterização complementar das propriedades estruturais dos filmes. Caracterizou-se a suspensão coloidal, os pós e os filmes por medidas de absorbância no UV-Vis, DRX, TG, Isotermas de Adsorção, medidas de espessura, espectroscopia RAMAN, MEV-EDS, AFM e testes de molhabilidade da superfícies dos filmes. Por fim a atividade fotocatalítica dos filmes foi avaliada. Os resultados revelaram que tanto os pós como os filmes são constituídos por nanopartículas de ZnO, sendo que os filmes apresentam uma superfície rugosa e bastante irregular, o que lhe confere elevada molhabilidade, e propriedades hidrofílicas. Além disto, os filmes se mostraram eficientes como fotocatalisadores, sendo que esta eficiência aumenta com o aumento da espessura dos filmes / Abstract: The zinc oxide is a low cost and stable material that presents low toxicicity. These properties allow its application as optoelectronic devices, chemical and biosensors, and in catalysis among others. In this study colloidal suspensions, thin films and nanoparticulated powders based on ZnO we prepared by the sol-gel from zinc acetate. The films were prepared by immersion of a glass substrate in the ZnO colloidal suspension, using the dip-coating technique and subsequent heat treatment at 500 ºC. The colloidal suspension was powdered and submitted to thermal treatment at 500 ºC, in order to obtain additional characterization the films. The colloidal suspension, powders and films were characterized by UVVis absorbance, XRD, TG, adsorption isotherms and thickness measurements, Raman spectroscopy, SEM-EDS, AFM and wetability of the films surface. Finally, the films photocatalytic activity was tested. Results have shown that both the powders and the films are constituted by ZnO nanoparticles; films present a rough and irregular surface, favoring its wetability and consequently hydrophilic properties. Moreover, the films area bel to act as photocatalysts, chich efficiency increases as the films thickness increases / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-07-22Bitstream added on 2014-06-13T20:40:10Z : No. of bitstreams: 1 kataoka_fp_me_bauru.pdf: 2231157 bytes, checksum: 41333d9fadeec00b484d0df4442b5ebd (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Os problemas ambientais gerados pelo crescimento das atividades humanas e industriais têm aumentado a necessidade pelo desenvolvimento de tecnologias alternativas para a remediação de sistemas aquáticos contaminados. A fotocatálise heterogênea, utilizando dióxido de titânio, tem se mostrado eficiente neste aspecto. Neste trabalho, foram sintetizadas nanoestruturas de TiO2 utilizando como precursor o isopropóxito de titânio pela rota hidrotérmica. Os materiais obtidos foram caracterizados por DRX, FT-Raman, FTIR, BET e MEV. A fim de avaliar a atividade fotocatalítica das amostras produzidas, foram realizados testes de degradação do corante rodomina B sob irradiação UV, luz branca e luz solar. A medida da degradação da molécula foi mensurada por espectroscopia UV-Vis. Os resultados das caracterizações mostraram que a rota de síntese utilizada foi eficiente na produção de nanoestruturas cristalinas de TiO2 com morfologias diferentes e os ensaios de degradação revelaram que a propriedade fotocatalítica dos materiais esta diferente relacionada com a morfologia, a área superficial e a presença de grupos químicos ligados à superfície / The environmental problems generated by tye growth of human and industrial activities have increased the need for the development of alternative technologies for the remediation of contaminated aquatic systems. The heterogeneous photocatalysis using titanium dioxide, has been show effective in this respect. In this work, nanoestructures have been synthesized as a precursor of TiO2 using titanium isopropóxido by the hydrothermal route. The materials were characterized by XRD, FT-Raman, FTIR, BET and SEM. In order to evaluate the photocatalytic activity of the samples produced, tests were performed using degradation of the dye rhodamine B under UV, white light and sunlight. The measurements of the degradation of the molecule was measured by UV-Vis spectroscopy. The results of the characterizations showed that the synthetic route used was efficient in the production of crystalline nanostructured TiO2 with different morphologies and degradation testing revealed that the photocatalytic properties of materials is directly associated to the morphology, surface area and the presence of chemical groups bound to the surface

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-12-09Bitstream added on 2014-06-13T20:40:12Z : No. of bitstreams: 1 toniato_rg_me_bauru.pdf: 3295671 bytes, checksum: aa55e3de92e3cc1fb12d050f6db7af42 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os efeitos causados por tratamentos térmicos em filmes de TiO2 preparados pela técnica de sputtering reativo foram investigados. Foram realizadas duas deposições, variando somente a temperatura de substrato, com aquecimento de 450ºC e sem aquecimento e foram obtidos filmes com espessura entre 330 e 450 nm. Os tratamentos térmicos foram realizados em temperaturas de 300 a 900ºC, intervalos de 100Cº e durações de 20 minutos e 300 minutos. As atmosferas utilizadas foram ambiente e vácuo (10-4torr). Foram focos da pesquisa as mudanças da fase anatase para rutila, variações na energia do gap e modificações na morfologia e na superfície. Tais mudanças foram identificadas por meio de espectros de transmitância óptica e medidas estruturais de raios X e Raman. Como principais resultados, obteve-se que todos os filmes cresceram na fase anatase com uma morfologia colunar, a temperatura de transição de fase depende da atmosfera de tratamento térmico (900ºC para atmosfera ambiente e 800ºC para vácuo), a presença da fase rutila está relacionada com o espalhamento de luz e o tempo de tratamento não teve influência nos resultados / Not available

Orientador: Nilson Cristino da Cruz / Banca: Maria Cristina Canela Gazotti / Banca: Walter Ruggeri Waldman / Banca: Diego Rafael Nespeque Corrêa / Banca: Marystela Ferreira / Resumo: Neste trabalho, foi estudada a incorporação de dióxido de titânio comercial, na forma de pó, em ligas de alumínio, 1230 e Galvalume. As amostras foram tratadas através da técnica de oxidação eletrolítica assistida por plasma, onde a concentração do eletrólito e tensão foram variadas, no caso do Galvalume e, para o alumínio, a frequência e o tempo também foram estudados. As amostras foram analisadas através da Microscopia Eletrônica de Varredura, Espectroscopia de Energia Dispersiva, Difratometria de raios-X com refinamento de Rietveld, Espetroscopia do Infravermelho, Perfilometria de contato, Goniômetria, Perfilometria Óptica, Bandgap e Corrente Parasita. A atividade fotocatalítica foi verificada a partir da degradação de cloridrato de metformina, utilizando-se radiação visível e UV. A análise da degradação foi feita através de técnica de espectrosocopia do UV-Visível. As amostras apresentaram uma morfologia porosa, com aglomerados de TiO2. Algumas amostras também apresentaram coalescência, característica do tratamento a plasma em alumínio. A análise de EDS mostrou Al e O para aquelas em que não houve total recobrimento; Zn, no caso do Galvalume e, Ti e O, sendo que nas inteiramente recobertas, apenas os dois últimos elementos. A difratometria de raios-X mostrou fases de alumina, zinco (para Galvalume), anatase e rutilo, sendo que algumas apresentaram apenas essas duas últimas fases, em proporção de 55% e 45%, respectivamente e aproximadamente. A rugosidade foi alta para as a... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, the incorporation of commercial titanium dioxide powder into aluminum alloys 1230 and Galvalume was studied. The samples were treated by plasma electrolytic oxidation technique, where the electrolyte concentration and voltage were varied in the case of Galvalume and, for aluminum, the frequency and time were also studied. The samples were analyzed by Scanning Electron Microscopy, Dispersive Energy Spectroscopy, X-ray Diffractometry and Rietveld Refined, Infrared Spectroscopy, Contact Profilometry, Goniometer, Optical Profilometry, Bandgap and Parasite Current. The photocatalytic activity was verified from the degradation of metformin hydrochloride, using visible and UV radiation. The degradation analysis was performed by UV-Visible spectroscopy technique. The samples presented a porous morphology with TiO2 clusters. Some samples also showed coalescence, characteristic of plasma treatment in aluminum. EDS analysis showed Al and O for those in which there was no total cover with TiO2; Zn, in the case of Galvalume. The entirely covered samples showed only Ti and O. X-ray diffractometry showed phases of alumina, zinc (for Galvalume), anatase and rutile, and some presented only these last two phases, in proportion of 55% and 45%, respectively and approximately. The roughness was high for the coated samples, which also proved to be superhydrophilic. The topography of the samples was quite irregular, with great difference in heights as well as thickness. The bandgap wa... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Maria Valnice Boldrin / Banca: Hideko Yamanaka / Banca: Mercedes de Moraes / Banca: Jeosadaque José de Sene / Banca: Denise Alves Fungaro / Resumo: Os estudos de degradação do corante VAT idantreno verde oliva foram realizados empregando-se solução 5x10-5 mol L-1 do corante em meio de NaCl 0,1 mol L-1 , pH=2,0 por meio do processo fotoeletrocatalítico sobre eletrodos de filmes finos de Ti/TiO2. Após 210 min de tratamento foi obtido 100% de descoloração e 86 % de mineralização. A aplicação do método fotocatalítico nas mesmas condições experimentais leva a apenas 60% de remoção do corante, indicando que o método fotoeletrocatalítico apresenta maior eficiência que a técnica de fotocatálise. A degradação do corante ácido vermelho 8 foi investigada através de processo fotoquímico empregando irradiação UV com lâmpada germicida de 4 W e lâmpada de mercúrio de 80 W. Foi observado significativa remoção da cor, porém análises de carbono orgânico total mostraram que o processo não apresenta nenhuma mineralização da matéria orgânica. Utilizando-se lâmpada de 80 W a degradação do corante ocorre segundo reação de pseudo primeira ordem com constante de velocidade de 0,0122 min-1 . A degradação do corante vermelho 8 é mais eficiente pelo processo fotocatalítico. A oxidação fotocatalítica de solução 5x10-5 mol L-1 do corante em meio de Na2SO4 0,1 mol L-1 , pH=6,0, sobre vidro/TiO2 promoveu 100 % de remoção da cor e aproximadamente 43 % de mineralização do corante. A eficiência fotocatalítica de filmes de TiO2 suportados em substrato de vidro obtidos pelo método dip-coating foi investigada testando-se a degradação do corante ácido vermelho em filmes obtidos variando-se os parâmetros: número de etapas de recobrimento, velocidade de deposição e temperatura de calcinação. O filme que mostrou maior eficiência fotocatalítica na degradação do corante ácido vermelho 8, foi construído com 1 depósito de TiO2, velocidade de recobrimento de 50 mm/min e temperatura... (resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Studies of degradation of the dye VAT Indanthrene olive green were performed using solution was 5x10-5 mol L-1 dye in NaCl 0.1 mol L-1 , pH = 2.0 through the process photoelectrocatalytic thin-film electrodes Ti/TiO2. After 210min of treatment was obtained 100% discoloration and 86% of mineralization. The application of the photocatalytic the same experimental condition leads to 60% removal of dye, indicating that the method photoelectrocatalytic is more efficient than the technique of photocatalysis. The degradation of acid red dye 8 was investigated by photochemical process using irradiation with UV germicidal lamp 4W and mercury lamp of 80W. Have been observed significant removal of color, but the analysis of carbon organic total no shows mineralization of organic matter. Using 80W lamp degradation of the dye is second reaction under pseudo first order rate constant of 0.0122 min-1 . The degradation of the red dye 8 is more efficient for the photocatalytic process. The photocatalytic oxidation of solution 5x10-5 mol L-1 dye in the midst of Na2SO4 0.1 mol L-1 , pH= 6.0 on glass/TiO2 promoted 100% removal of color and approximately 43% mineralization of the dye. The efficiency of photocatalytic TiO2 films supported on glass substrate obtained by dip-coating method was investigated by testing the degradation of acid red dye in films obtained by varying the parameters: number of steps of coating, deposition rate and temperature calcination. The film showed better photocatalytic degradation of dye Acid Red 8, was built with 1 deposit TiO2, coating speed of 50 mm/min and calcination temperature of 350°C film. Under these conditions the degradation of the dye second reaction is pseudo first-order rate constant of degradation of k = 0.121 min-1 . Therefore, it is concluded that the technique of photolysis and photocatalysis can be an excellent alternative to decolorize... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Ariovaldo de Oliveira Florentino / Banca: Cristiane Barbieri Rodella / Banca: José Pedro Serra Valente / Resumo: As águas residuárias dos processos de extração vegetal para fins farmacêuticos apresentam elevada DQO (Demanda Química de Oxigênio) e orgânicos persistentes que não são eliminados pelos tratamentos de resíduos líquidos convencionais. Atualmente, a fotocatálise heterogênea vêm se destacando como processo de oxidação avançado (POA) capaz de mineralizar compostos persistentes responsáveis pela poluição do meio ambiente aquático. Este trabalho tem o propósito de descontaminar o efluente semi-tratado de um indústria de extração vegetal, situada na região de Botucatu, São Paulo, Brasil; para seu posterior reuso, a fotocatálise (TiO2 em suspensão) foi aplicada. Foram realizados testes com variação do pH da amostra em que se obteve maior eficiência de fotodegradação em pH 4,0. Foi testado a adição de persulfato de potássio em várias concentrações, constatando que a adição 0,1 g L-1 favorece a degradação dos poluentes mais persistentes remanescentes do efluente semi-tratado. Finalmente, com o objetivo de remover o TiO2 da suspensão foram realizados testes de coagulação-floculação, na presença de sulfato de alumínio e pH 4,0. O tempo de decantação do material em suspensão foi de 30 minutos, DQO final de 2,5 mg O2 L-1 e a turbidez final de 2 NTU. A fotocatálise contribuiu para a remoção de tóxicos persistentes, redução da DQO, eliminação de odores e redução da turbidez do efluente. / Abstract: The wastewater of vegetable extraction process (for pharmaceutical use) present increased DQO (Qhemistry Demand of Oxigen) and bio-recalcitrant organic contaminant that are not eliminated by convencional wastewater treatments. Presently, the heterogen photocatalysis is been outstanding as advanced oxidation process (AOP) capable of decaying of recalcitrant compounds, responsible for the pollution of the aquatic environment. This paper have to purpose of descontaminate the pretreated wastewater by vegetable extraction industry, located in Botucatu region, São Paulo, Brazil; the photocatalysis (TiO2 suspension) was applicated, for it is future reuse. Experiments were carried out with various pH samples with efficient results of photodegradation in pH 4,0. Experiments with the peroxydisulphat addition have done in various concentrations, concluding that it is minimum addition (0,1 g L-1) favours the degradation speed of the moust recalcitrants polluants of the pretreated wastewater. Eventually, experiments of coagulation-floculation have been done to remove the TiO2 (0,5 g L-1) from the suspension, in presence of aluminium sulphate (0,2 g L-1) and pH 4,0. The time of decantation of the suspension material was 30 minutes, the final turbidity 2 NTU and final DQO 2,5 mg O2 L-1. The photocatalysis contributed to remove recalcitrant organic compounds, to reduce the DQO, eliminated the smell and to redecue the wastewater turbidity. / Mestre

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T02:50:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 297099.pdf: 4370105 bytes, checksum: 51a206f91f58a0cba7894fe9d5634e9a (MD5) / A poluição do ar em ambientes internos deve-se à presença de diferentes tipos de poluentes. Entre as diversas técnicas de tratamento do ar interno destaca-se a oxidação fotocatalítica. A oxidação fotocatalítica trata-se de um processo oxidativo avançado, caracterizando-se pela oxidação via radicais livres, como o radical hidroxila, que transforma os compostos poluentes em espécies químicas inócuas (geralmente dióxido de carbono e água). Este trabalho propôs-se a preparar e caracterizar fotocatalisadores e aplicá-los como uma alternativa para o tratamento de contaminantes presentes em ambientes internos, tais como as bactérias. Os fotocatalisadores foram sintetizados pelo método de Sol/Gel e depositados em filtros de fibra de vidro. Os fotocatalisadores foram caracterizados pela técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS) e Difratometria de Raios-X (DRX). Entre os resultados obtidos nos testes de caracterização o fotocatalisador sintetizado com concentração de 0,4 M de TiO2 e pelo Método de Deposição e Calcinação 1, revelou que nessas condições obtém-se a melhor dispersão e aderência do TiO2 no suporte e, por esse motivo, foi selecionado para os testes de desinfecção. O fotocatalisador comercial P25 também foi utilizado para os testes de desinfecção e foi preparado na mesma concentração e mesmo método de deposição e calcinação selecionados para fins de comparação. Para realização desses testes, foi utilizada a bactéria do gênero Escherichia coli e uma unidade piloto, que consistiu num duto com recirculação de ar, realizada por um ventilador. Resumidamente, o funcionamento da instalação consistiu em pulverizar um cultivo de bactérias de E. Coli, através de um nebulizador, no interior do duto. O piloto continha quatro lâmpadas ultravioleta dispostas perpendicularmente à passagem de ar, que foram ativadas em dois momentos do experimento. Um deles sem a disposição de nenhum filtro no duto, com a finalidade de identificar a eficiência de desinfecção por fotólise. Posteriormente, foram realizados os testes com o filtro com TiO2 sob irradiação UV. Os experimentos foram conduzidos em tempos de recirculação do fluxo de bactérias de dois e dez minutos. As amostras foram coletadas em placas de Petry com meio de cultura, expostas por dois minutos nos dois tempos de recirculação analisados. Essas placas foram colocadas logo após a seção onde as lâmpadas e o filtro estavam posicionados. Com a utilização do fotocatalisador escolhido, obtiveram-se valores bastante interessantes nos resultados de desinfecção de bactérias, principalmente com o tempo de recirculação de dez minutos. Um dos valores mais expressivos foi com a utilização de filtro com TiO2 e lâmpadas UV acionadas (Fotocatálise), sendo obtido um percentual de 98% de redução da concentração inicial de bactérias (sem a utilização de filtro e sem lâmpadas UV acionadas). Considerando como concentração inicial as bactérias retidas no filtro sem TiO2 e sem o acionamento das lâmpadas UV, 71% deve-se a inativação das bactérias retidas no filtro pelo fotocatalisador sintetizado através da fotocatálise. Este é um resultado bastante similar ao obtido com fotocatalisador comercial P25, ou seja, de também 71%, na inativação de bactérias retidas no filtro através da fotocatálise, após também considerar como concentração inicial as bactérias retidas no filtro sem TiO2 e sem o acionamento das lâmpadas. / Indoor air pollution due to the presence of different types of pollutants. Among the various techniques of indoor air treatment highlights the photocatalytic oxidation. The photocatalytic oxidation is an advanced oxidation process, characterized by free radical oxidation, such as the hydroxyl radical, which degrades the polluting compounds into harmless chemical species (usually carbon dioxide and water). This work aimed to prepare and characterize photocatalysts and apply them as an alternative for the treatment of indoor contaminants such as bacteria. The photocatalysts were synthesized by the method of Sol / Gel and deposited on glass fiber filters. The photocatalysts were characterized by electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD). Among the results of tests to characterize the photocatalyst synthesized with 0.4 M concentration of TiO2 and the method of deposition and an annealing revealed that under these conditions we get the better dispersion and adhesion of TiO2 in the support and for that reason, was selected for the disinfection tests. The photocatalyst P25 was also used for disinfection tests and was prepared in the same concentration and same method of deposition and annealing criteria selected for comparison. To perform these tests, we used the Escherichia coli bacteria and a pilot plant, which consisted of a recirculating air duct, made by a fan. Briefly, the operation of the installation consisted of spraying a bacterial culture of E. Coli, via a nebulizer within the duct. The pilot had four UV lamps arranged perpendicularly to the passage of air, which were activated in two stages of the experiment. One without the willingness of any filter in the pipeline, in order to identify the efficiency of disinfection by photolysis. Later, tests were performed with the filter with TiO2 under UV irradiation. The experiments were conducted in times of recirculation flow of bacteria from two and ten minutes. The samples collected by Petry plates were exposed for two minutes over two periods of recirculation analyzed. These plates were placed after the section where were positioned the lamps and the filter. With the use of photocatalyst chosen, the values obtained very interesting results in the disinfection of bacteria, especially with the recirculation time of ten minutes. One of the values was more significant with the use of filter and UV lamps activated TiO2 (Photocatalysis), and obtained a percentage of 98% reduction of the initial concentration of bacteria (without the use of lamps without UV filter and activated). Considering how the initial concentration of bacteria trapped in the filter without TiO2 and without activating the UV lamps, 71% due to inactivation of bacteria retained on the filter by photocatalyst synthesized by photocatalysis. A similar result to 71% of inactivation bacteria retained on the filter by photocatalysis, after also considering how the initial concentration of bacteria trapped in the filter without TiO2 and without activating the lights, was obtained with the commercial photocatalyst P25.