Atividade fotocatalítica de camadas de TiO2 otimizadas

Abstract

Este trabalho avalia a capacidade fotocatalítica de camadas de TiO2 depositadas por pulverização em substratos cerâmicos. Aferiu-se a influência do tipo de corante e do pH da solução na fotodegradação de soluções coradas. Estudou-se ainda a eficiência das placas em ensaios sucessivos e a sua reprodutibilidade. A eficiência das camadas na destruição de poluentes gasosos, nomeadamente o NOX também foi avaliada. Em condições otimizadas obtém-se 50% de descoloração ao fim de 161 minutos de irradiação; a quase total descoloração (95%) é atingida após 11 horas de ensaio, à taxa de reação de 4,3x10-3 min-1, para soluções coradas com laranja II (20 mg/l). Para soluções com o corante azul de metileno (20 mg/l) obtém-se 50% de descoloração ao fim de 195 minutos de irradiação e a quase total descoloração (97%) após 11 horas à taxa de reação de 5,1x10-3 min-1. No caso do corante laranja II o desempenho é mais eficaz em pH neutro. Pelo contrário, o pH ácido é mais vantajoso no caso do corante azul de metileno. Ao final de 11 horas de tempo reação a descoloração alcançada foi de 98% à taxa 6,6x10-3min-1. As placas cerâmicas com a camada de titânia apresentaram um bom desempenho na fotodegradação de óxidos de azoto. Para uma concentração de 0,5 ppm em NOx, foi conseguida uma degradação de 78% ao final de 25 minutos, à taxa de degradação de 80,9x10-3 min-1. As peças cerâmicas com camadas ativas de titânia apresentam-se assim como um produto alternativo ao uso de óxidos em suspensão não sendo necessária a etapa, sempre morosa, de remoção dos óxidos da suspensão no final do tratamento. Apresentam-se também como um produto eficiente na descontaminação de ambientes com elevadas concentrações em óxidos de azoto. Além das propriedades fotocatalíticas as placas preparadas neste trabalho são fáceis de limpar, exibem um aspeto agradável e uma superfície resistente preenchendo, assim, os requisitos industriais e comerciais para este tipo de produtos.

This study evaluates the photocatalytic efficiency of TiO2 layers deposited by jet-spraying on ceramic substrates. The influence of the dye type and solution pH on the photodegradation of colored solutions was assessed. The layers efficiency in successive trials and the tests reproducibility was also evaluated. The layer efficacy for the destruction of gaseous pollutants, such as NOX, was also studied. For optimized conditions, colored solutions with orange II dye (20 mg/l) presents a discoloration of 50% after 161 minutes of irradiation; the almost total discoloration (95%) was reached after 11 hours of exposition at a reaction rate of 4.3x10-3 min-1. Colored solutions with methylene blue dye (20 mg/l) present a discoloration of 50% after 195 minutes of irradiation and the almost total discoloration (97%) after 11 hours at a reaction rate of 5.1x10-3 min-1. For the orange II dye the best performance is observed at neutral pH. On the contrary, an acid pH is more effective for methylene blue dye. After 11 hours of exposition to radiation was achieved a discoloration of 98% at a rate of 6.6x10-3 min-1. The prepared ceramic tiles with the titania active layer presented a good performance for the photodegradation of nitrogen oxides. For a concentration of 0.5 ppm (NOx) was achieved a degradation of 78% after 25 minutes at a degradation rate of 80.9x10-3 min-1. Thus, the ceramic tiles with the active titania layer are an alternative to the use of oxides in suspension not requiring the time-consuming step of removing them in the end of the treatment. They are also efficient for the decontamination of environments with high nitrogen oxides concentration. Beside the photocatalytic properties the material prepared in this work are easy to clean, exhibit a pleasing appearance and have a durable surface, thus filling the industrial and commercial requirements for such type of products.