Desenvolvimento de membranas nanocompósitas envolvendo celulose bacteriana, TiO2 e pontos quânticos de CuInS2 para avanço em processos fotocatalíticos
Celulose bacteriana. Dióxido de Titânio. Pontos Quânticos. Fotocatálise.
Este trabalho desenvolveu e avaliou membranas nanocompósitas à base de celulose bacteriana contendo dióxido de titânio e pontos quânticos de CuInS2, com o objetivo de investigar sua aplicação em processos integrados de adsorção e degradação fotocatalítica de contaminantes orgânicos em meio aquoso, utilizando o azul de metileno como poluente modelo. As membranas foram obtidas por incorporação controlada dos semicondutores à matriz polimérica, e os materiais em pó e imobilizados foram amplamente caracterizados por técnicas estruturais, ópticas, morfológicas e espectroscópicas, permitindo correlacionar suas propriedades físico-químicas com o desempenho funcional. Os ensaios de adsorção evidenciam que a membrana de celulose bacteriana controle apresenta elevada afinidade pelo azul de metileno, com ajuste adequado ao modelo de Langmuir (𝑅2=0,986), confirmando a formação de uma monocamada adsorvida e o papel ativo da matriz polimérica na pré-concentração do contaminante. Os testes de lixiviação indicam que a condição de incorporação de 0,5% 𝑚/𝑚 de fotocatalisador representa o melhor equilíbrio entre incorporação efetiva e estabilidade estrutural das membranas. Os experimentos de fotocatálise foram realizados com soluções de azul de metileno a 20 mg·L-1, alcançaram eficiências de remoção de 90% para as membranas BC_TiO2-CuInS2 contendo baixos teores de CIS, em particular na composição com 1%, evidenciando o efeito sinérgico entre adsorção e degradação fotoquímica. A análise cinética demonstra que o processo é adequadamente descrito pelo modelo de pseudo-primeira ordem, em concordância com o mecanismo de Langmuir-Hinshelwood, enquanto o bom ajuste ao modelo de pseudo-segunda ordem reflete a contribuição significativa da adsorção no sistema híbrido. De forma global, os resultados demonstram que a integração entre celulose bacteriana e heteroestruturas semicondutoras resulta em fotocatalisadores de terceira geração com elevada eficiência, estabilidade e potencial para aplicações sustentáveis no tratamento de águas contaminadas.