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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/riufal/5094
Tipo: | Tese |
Título: | Estudo da influência de oxidantes e catalisadores de TIO2 B-N-codopado na degradação de aspartame |
Título(s) alternativo(s): | Study of the influence of oxidants and catalysts of TIO2 B-N-codopado in aspartame degradation |
Autor(es): | Duarte, José Leandro da Silva |
Primeiro Orientador: | Zanta, Carmem Lucia de Paiva e Silva |
metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Dionysiou , Dionysios Demetriou |
metadata.dc.contributor.referee1: | Botero, Wander Gustavo |
metadata.dc.contributor.referee2: | Dornelas, Camila Braga |
metadata.dc.contributor.referee3: | Meili, Lucas |
metadata.dc.contributor.referee4: | Friedrich, Leidi Cecilia |
Resumo: | Adoçantes artificiais (AS) são uma nova classe de compostos químicos utilizados em alimentos, bebidas, produtos farmacêuticos e produtos de higiene pessoal, são consumidos diariamente em quantidades consideráveis. Um dos adoçantes mais utilizados no mundo é o aspartame (ASP), cerca de 180 vezes mais doce que o açúcar. A presença de ASP na água foi identificada como potencialmente causadora de problemas de saúde humana e animal. Problemas de ordem mental e hepáticos já foram relatados. Diante da controvérsia em torno do ASP, do seu uso em larga escala mundial e da sua possível bioacumulação, decidiu-se utilizá-lo como poluente modelo. Neste estudo, investigou-se a degradação e mineralização de ASP por luz solar / TiO2 codopado por B-N na presença de oxidantes comuns (isto é, H2O2, ácido Peracético e Persulfato). O papel da concentração de oxidantes, a dosagem do catalisador, a concentração inicial de poluentes e os efeitos da matriz aquosa com água real de influente secundário foram investigados. Para entender o efeito sinérgico dos oxidantes na atividade de TiO2 codopado em B-N e a eficiência em água real, foram realizadas análises para quantificar os radicais. O TiO2 codopado por B-N é um catalisador produzido no laboratório. Um método hidrotérmico foi empregado para a síntese do catalisador. XRD, XPS, TEM, HR-TEM e BET foram empregados para a caracterização do catalisador. Os resultados mostraram alta eficiência do catalisador na remoção do poluente. Atingindo 100% de remoção em 30 e 90 minutos para 2,5 e 50 μM ASP, respectivamente. A mesma remoção completa de ASP também foi obtida por 0,5 g / L de BN-TiO2 / 1,0 mM PS em apenas 15 min. No entanto, a adição de oxidantes de H2O2 ou PAA ao sistema ASP / BN-TiO2 nas mesmas condições diminuiu a degradação de ASP, o que foi corroborado pela análise de mineralização, BN-TiO2 alcançou cerca de 65% de remoção de COT e porcentagem similar de nitrogênio orgânico. A quantificação de radicais indicou que a combinação de métodos que geram o mesmo tipo de oxidantes, pode causar inibição por recombinação. O sistema PS / BN-TiO2 foi mais eficaz na remoção (100%) do ASP em amostra real, uma vez que o B-N-TiO2 sozinho não conseguiu isso. Outro resultado interessante foi o monitoramento e identificação de 8 ácidos carboxílicos de cadeia curta, foram conduzidas reações homogêneas e heterogêneas, simples e combinadas (oxidates – catalisador), a partir das quais foram identificados, quantificados e monitorados esses ácidos. Dentre os compostos estudados, o ácido oxálico se mostrou presente em todos os experimentos e o ácido acético se mostrou como refratário. Uma alternativa ecologicamente correta devido à possibilidade de redução da dose de catalisador com alto efeito catalítico foi apresentada. |
Abstract: | Artificial sweeteners (AS) are a new class of chemical compounds used in food, beverages, pharmaceuticals and personal care products, they are consumed daily basis in considerable quantities. One of the most used sweeteners in the world is aspartame (ASP), about 180 times sweeter than sugar. The presence of ASP in water has been identified as potentially causing human and animal health problems. Mental and liver problems have been reported. In the face of the controversy surrounding the ASP, its wide use in the world and its possible bioaccumulation, it was decided to use it as a model pollutant. In this study, the degradation and mineralization of ASP by solar / TiO2codoped by B-N in the presence of common oxidants (ie, H2O2, peracetic acid and persulfate) was investigated. The role of oxidant concentration, catalyst dosage, initial concentration of pollutants and the effects of the water matrix using deionize water and secondary influent were investigated. To understand the synergistic effect of the oxidants on the activity of TiO2codoped in B-N and the efficiency in real water, analyzes were performed to quantify the radicals. TiO2codoped by B-N is a homemade catalyst. A hydrothermal method was employed for the synthesis of the catalyst. XRD, XPS, TEM, HR-TEM and BET were used for characterization of the catalyst. The results showed high efficiency of the catalyst in the removal of the pollutant. Achieve 100% removal in 30 and 90 minutes for 2.5 and 50 μM ASP, respectively. The same complete removal of ASP was also obtained by 0.5 g / L of BN-TiO2 / 1.0 mM PS in only 15 min. However, the addition of H2O2 or PAA oxidants to the ASP / BN-TiO2 system under the same conditions decreased ASP degradation, which was corroborated by the mineralization analysis, BN-TiO2 reached about 65% TOC removal and percentage organic nitrogen. The quantification of radicals indicated that the combination of methods that generate the same type of oxidants, can cause inhibition by recombination. The PS / BN-TiO2 system was more effective at removing (100%) the ASP in real sample, since B-N-TiO2 alone did not achieve this.Another interesting result was the monitoring and identification of 8 short - chain carboxylic acids, homogeneous and heterogeneous reactions, simple and combined (oxidates - catalysts), from which these acids were identified, quantified and monitored. Among the compounds studied, oxalic acid was present in all experiments and acetic acid showed to be refractory. An ecologically correct alternative due to the possibility of reducing the dose of catalyst with high catalytic effect was presented. |
Palavras-chave: | Aspartame Fotocatálise Luz solar Nanoestruturas Edulcorantes Photocatalysts Solar light Nanomaterials Sweeteners |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Alagoas |
Sigla da Instituição: | UFAL |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia |
Citação: | DUARTE, José Leandro da Silva. Estudo da influência de oxidantes e catalisadores de TIO2 B-N-codopado na degradação de aspartame. 2019.136 f. Tese (Doutorado em Química e Biotecnologia) – Instituto de Química e Biotecnologia, Programa de Pós Graduação em Química e Biotecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2018. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/5094 |
Data do documento: | 31-ago-2018 |
Aparece nas coleções: | Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IQB |
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