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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.85.2024.tde-23072024-092832
Document
Author
Full name
Daphne Montesuma Ferro
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2024
Supervisor
Committee
Ortiz, Nilce (President)
Magalhães, Geraldo Santana
Quináglia, Gilson Alves
Title in Portuguese
Utilização de TiO2 microestruturado com biocarvão para desinfecção solar catalí­tica de efluentes contaminados por microrganismos
Keywords in Portuguese
desinfecção
fotocatálise
microrganismos
solar
TiO2
Abstract in Portuguese
No Brasil, o Marco Legal do Saneamento Básico demanda que 99% dos cidadãos brasileiros devem ter acesso à água potável até 2033. Neste sentido, muitos processos de tratamento de água estão sendo desenvolvidos empregando diversas tecnologias, incluindo a fotocatálise, a radiação solar e a ultravioleta. Estes processos de tratamento e desinfecção solar são favoráveis principalmente considerando a localização geográfica brasileira empregando a luz solar que causa danos severos no DNA de patógenos. O semicondutor escolhido para a fotocatálise heterogênea foi o dióxido de titânio, que apresenta baixa toxicidade e possui reservas abundantes no Brasil. Este composto é um dos mais empregados em fotocatálise porque promove eficientemente a produção de sítios oxidantes e redutores na superfície, facilitando o surgimento do radical HO. No entanto, para a utilização como catalisador é necessário que o dióxido de titânio possua a estrutura cristalina anatase e microestruturas estáveis que conferem elevados valores de área superficial e porosidade. A estrutura catalítica porosa foi obtida com a adição do biocarvão de eucalipto reflorestado como biotemplate, na moldagem do dióxido de titânio no processo de síntese sol-gel e resultou em uma estrutura de elevada porosidade. Desta forma, foram obtidos sítios de adsorção e interação, com significativo aumento do efeito sinérgico para a fotodesinfecção. A eficiência do processo de fotodesinfecção foi avaliada por meio da contagem do número de colônias da bactéria Escherichia coli, sendo essa onipresente nos efluentes domésticos. Processos de fotodesinfecção realizados com água de lavagem contendo esta bactéria e outras se mostram promissores, com o emprego de 0,05g de dióxido de titânio microestruturado com biocarvão a porcentagem de redução no número de colônias de bactérias foi acima de 90% em uma hora de exposição. A otimização do processo de fotodesinfecção pode viabilizar uma nova alternativa aos métodos de desinfecção utilizados no país.
Title in English
Use of TiO2 microstructured with biochar for catalytic solar desinfection of effluents contaminated by microorganisms
Keywords in English
disinfection
microorganisms
photocatalysis
solar
TiO2
Abstract in English
In Brazil, the Legal Framework for Basic Sanitation demands that 99% of Brazilian citizens must have access to potable water by 2033. In this sense, many water treatment processes are being developed using various technologies, including photocatalysis, solar radiation and ultraviolet. These solar treatment and disinfection processes are favorable, especially considering the Brazilian geographic location, using sunlight that causes severe damage to the DNA of pathogens. The semiconductor chosen for heterogeneous photocatalysis was titanium dioxide, which has low toxicity and has abundant reserves in Brazil. This compound is one of the most used in photocatalysis because it efficiently promotes the production of oxidizing and reducing sites on the surface, facilitating the emergence of the HO radical. However, for use as a catalyst, titanium dioxide must have the anatase crystalline structure and stable microstructures that provide high values of surface area and porosity. The porous catalytic structure was obtained with the addition of reforested eucalyptus biochar as a biotemplate, in the molding of titanium dioxide in the sol-gel synthesis process and resulted in a highly porous structure. In this way, adsorption and interaction sites were obtained, with a significant increase in the synergistic effect for photodisinfection. The efficiency of the photodisinfection process was evaluated by counting the number of colonies of the bacterium Escherichia coli, which is ubiquitous in domestic effluents. Photodisinfection processes carried out with washing water containing this bacteria and others show promise, with the use of 0.05g of titanium dioxide microstructured with biochar, the percentage reduction in the number of bacterial colonies was above 90% in one hour of exhibition. Optimizing the photodisinfection process can provide a new alternative to the disinfection methods used in the country.
 
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Publishing Date
2024-07-25
 
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