COMPÓSITOS MAGNÉTICOS BASEADOS EM FERRITAS COM ÓXIDO DE CÉRIO E NIÓBIO: CARACTERIZAÇÃO E APLICAÇÃO EM REAÇÕES DE REMOÇÃO DE CONTAMINANTES EMERGENTES
compósito magnético; ferrita; cério; nióbio; contaminantes emergentes; catálise heterogênea
Uma nova preocupação surgiu nas últimas décadas, centenas de substâncias encontradas em baixas concentrações em nossos corpos hídricos tornaram-se um desafio para os sistemas de tratamento de efluentes. Essas substâncias, conhecidas como contaminantes emergentes (CEs), são cada vez mais utilizadas no nosso cotidiano e representam um potencial risco para o ecossistema e para a saúde humana mesmo em baixas concentrações nos corpos hídricos. Os CEs se tornaram um problema ambiental uma vez que os sistemas de tratamento de efluentes convencionais não são suficientes para removê-los, sendo necessário o desenvolvimento de novas alternativas para sua completa remoção. Atualmente, a nanotecnologia tem atraído grande atenção devido às diferentes propriedades que os materiais nanoestruturados podem apresentar, propriedades que fazem desses materiais interessantes alternativas para aplicação na remoção de CEs. Entretanto, ao serem utilizados em sistemas líquidos os materiais nanoestruturados podem ser difíceis de serem separados do meio reacional e de serem recuperados. Diante disso, uma alternativa para aumentar a atividade catalítica e contribuir para uma separação mais fácil e eficiente é a imobilização desses nanomateriais em compósitos magnéticos ativos. Dessa forma, no presente trabalho, foram sintetizadas ferritas de Co(II) (CoFe2O4) e Mg(II) (MgFe2O4), pelo método hidrotermal, para serem utilizadas como imobilizadores magnéticos para nanopartículas de óxido de cério(IV) dopadas com nióbio(V) (CeNb) na razão molar de 2:1 de Ce/Nb. As ferritas foram caracterizadas por espectroscopia Mössbauer, difração de Raios X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TG), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de Raios X (EDS), fisissorção de N2 e fluorescência de Raios X (FRX) que confirmaram a obtenção das ferritas e seu comportamento superparamagnético. Os compósitos magnéticos inicialmente foram obtidos por impregnação física das ferritas e do material de cério e nióbio e pelo método hidrotermal, onde as ferritas foram adicionadas à síntese do material CeNb. Os materiais obtidos foram caracterizados por diversas técnicas e foram aplicados em reações de degradação de Azul de Metileno (AM).. O DRX confirmou a obtenção das ferritas de cobalto e de magnésio de estrutura cúbica e grupo espacial Fd3m, com tamanhos de cristalitos de 14,1 nm e 29,7 nm, respectivamente, também observou-se pelo DRX que os compósitos sintetizados por reação hidrotermal apresentaram apenas os picos referentes às ferritas com um deslocamento de seus valores de 2q° e tamanhos de cristalitos de 17,2 nm e 29,2 nm. A análise de adsorção e dessorção de N2 mostrou que as ferritas e os compósitos sintetizados possuem baixa área superficial. Posteriormente, os materiais foram aplicados em reações de degradação de diclofenaco de sódio (DCF) e de Azul de metileno (AM). As ferritas apresentaram bom potencial de degradação alcançando 100% de degradação de DCF em 60 minutos em reações com adição de peroximonossulfato (PMS), e 100 % do AM em 60 minutos em reações com peróxido de hidrogênio (H2O2) sob irradiação de luz UV. Notou-se que a imobilização do material CeNb nas ferritas reduziu ligeiramente a velocidade de degradação do AM, no entanto ainda assim foi observada uma degradação de 100% sob irradiação de luz UV, entretanto eles foram facilmente separados do meio reacional, que era o objetivo principal deste trabalho.