Estudo de TiO2: Reator Fotocatalítico p/ Destruição de Microrganismos em Interiores, Notas de estudo de Química Industrial

Baixe Estudo de TiO2: Reator Fotocatalítico p/ Destruição de Microrganismos em Interiores e outras Notas de estudo em PDF para Química Industrial, somente na Docsity! UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ – UFPI CENTRO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA – CCN DEPARTAMENTO DE QUÍMICA – DQ FENÔMENOS DE TRANSPORTE Proposição de um reator fotocatalítico para destruição de microrganismos em ambientes interiores Teresina - PI Novembro de 2011 GRUPO: Wanderley Matos Gonçalves Quim. Nova, Vol. 26, No. 1, 133-135, 2003 PROPOSIÇÃO DE UM REATOR FOTOCATALÍTICO PARA DESTRUIÇÃO DE MICRORGANISMOS EM AMBIENTES INTERIORES ecnica Márcia Matiko Kondo*, José Fábio F. Orlanda, Maria da Glória A, B. Ferreira e Marco Tadeu Grassi! Departamento de Tecnologia Química, Universidade Federal do Maranhão, Campus Universitário do Bacanga, 65080-040 São Luis - MA E Recebido em 13/2/02; aceito em 3/6/02 ph (o) IS 4 PROPOSITION OF A PHOTOCATALYTIC REACTOR TO INACTIVATE AIRBORNE MICROORGANISMS. The TiO,/UV photocatalytic reactor was investigated as an alternative system to inactivate airborne microorganisms. The experiments performed in the absence of the catalyst showed that direct photolysis was not efficient to destruct microorganisms, with only 30% of inactivation. Similar inactivation percentage was obtained using TIO, in absence of UV radiation. The destruction of microorganisms present in a contaminated indoor atmosphere, using the combination of TiO,/UV was very efficient, reaching more than 98% of destruction. Keywords: microorganism inactivation; photocatalytic reactor; TiO,/UV irradiation. QU ALIS: B2 ( em 2008) Quimica (Lisboa) Quimica no Brasil Quimica Nova (Impresso) Química Nova (Online) Quimica Nova na Escola Impresso) Márcia Matiko Kondo DZ Possui graduação em Quimica pela Universidade Estadual de Campinas (1987), mestrado em Química pela Universidade Estadual de Campinas (1990) e doutorado em Engenharia Ambiental pela Universidade de Delaware (1995). Atualmente é Professor Associado Ill e foi Pró-Reitora Adjunta de Pesquisa e Pós-Graduação da . Universidade Federal de Itajubá. Tem experiência na área de Quimica, com ênfase em Análise de Traços e Química Ambiental, atuando principalmente nos seguintes temas: tratamento de efluentes, processos oxidativos avançados empregando dióxido de titânio e fotodegradação. Certificado pelo autor em 07/07/11 Marco Tadeu Grassi [E Possui graduação em Química pela Universidade Estadual de Campinas (1986), f mestrado (1990) e doutorado (1994) em Quimica pela mesma universidade. Tem pós-doutorado pela Universidade de Delaware (EUA), onde foi professor convidado junto ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental e Recursos Hídricos. Atualmente é professor adjunto da Universidade Federal do Paraná, onde foi chefe de departamento e vice-coordenador do Programa de Pós-Graduação em Quimica. É editor associado de Quimica Nova e revisor de diversos periódicos científicos. Tem experiência na área de Quimica, com ênfase em Análise de Traços e Química Ambiental, atuando principalmente nos seguintes temas: quimica aquática e de sedimentos, especiação de metais e metalóides, comportamento e destino de contaminantes orgânicos e inorgânicos no meio ambiente É coordenador do Grupo de Química Ambiental da UFPR e pesquisador do Instituto Nacional de Ciências e Tecnologias Analíticas Avançadas (INCTAA). Certificado pelo autor em 05/10/11 POLUIÇÃO EM AMBIENTES INTERIORES: Causas; Efeitos. FILTROS DE REMOÇÃO DE MICRORGANISMOS: Vantagens; Desvantagens. ALTERNATIVA PROPOSTA NESTE TRABALHO: Sistema TiO2/UV INTRODUÇÃO ALTERNATIVA PROPOSTA NESTE TRABALHO: INTRODUÇÃO FONTE: NOGUEIRA, R. F. P. e JARDIM, W. F. Quím. Nova. Vol.21, No.1, 1998. Parte experimental Anatase é uma das três formas minerais do dióxido de titânio, sendo as outras duas o rutilo e a brookita. É sempre encontrado na forma de pequenos cristais isolados e bem desenvolvidos, e tal como o rutilo, uma forma mais comum de dióxido de titânio, cristaliza no sistema tetragonal. Porém, ainda que o grau de simetria seja o mesmo nos dois minerais, não existe relação entre os seus ângulos interfaciais, excetuando, claro, na zona-prisma de 45 e 90°. >PARTE EXPERIMENT. SIGMA PRODUCT NUMBER: X-100 (Laboratory Grade) (Note: Triton X-100 is supplied by Sigma Chemical) CAS NUMBER: 9002-93-1 NAMES: X-100; Triton X-100; cetyphenol ethylene oxide condensate; Octoxynol-8; t- octylphenoxypolyethoxyethanol. Triton X-100 was a registered trademark formerly owned by Rohm and Haas Co., but now owned by Union Carbide. GENERAL INFORMATION: X-100 is a nonionic detergent, 100% active ingredient, which is often used in bio- chemical applications to solubilize proteins. Triton X-100 has no antimicrobial properties. lt is considered a comparatively mild detergent, non-denaturing, and is reported in numerous references as a routinely added reagent. It does absorb in the ultraviolet region of the spectrum, however, so can interfere with protein quantitation. A number of polymeric resins have been used to remove X-100 from solution, including Amberlite hydrophobic XAD resins and Rezorian A161 cartridges. The "X" series of Triton detergents are produced from cetylphenol polymerized with ethylene oxide. The number (-100") relates only indirectly to the number of ethylene oxide units in the structure. X- 100 has an “average of 9.5” ethylene oxide units per molecule, with an average molecular weight of 625. In addition, lower and higher mole adduets will be present in lesser amounts, varying slightly within supplier's standard manufacturing conditions. No antioxidants are added by Sigma cr the manufacturer, but commercial preparations of Triton X-100 have been found to contain peroxides up to 0.22% hydrogen peroxide (H503) equivalents. These impurities may interfere with biological reactions. Sigma offers X-100-PC and X-100R-PC as biological grade alternatives. STRUCTURE: CH CH l HiC—E-CH (CH,CH,O HH eporfo( )rocnoro; Ha CH N= approx 9.5 Triton X-100” has a structure very similar to those cf Igepal CA-630 [Sigma 13021] and of Nonidet P-40 (no longer commercially available), and the names are sometimes reported as synonyms. However, Triton X-100 is slightly more hydrophilie than Igepal CA-630, these two detergents are NOT considered to be functionally interchangeable in most applications. PHYSICAL PROPERTIES: Triton X.1007 is a very stable material, assumed to be stable for years If stored sealed. ltis a clear to slightly hazy, coloriess to light yellow liquid (color by APHA = 100). Specifio gravity: 1.065 at 25ºC (Approx. 1.07 glimL) Approximate molecular weight = 625, giving effective molarity = 1.7 M for the neat liquie UV absorption: lambda max = 275 nm and 283 nm in methano! Viscosity (Brookfield): 240 cps at 25€ pH (5% aqueous solution): 6.0 to 8.0 Critical micelle concentration (CMC): 0.22 to 0.24 mM SOLUBILITY | STABILITY: Triton X=100 is soluble in all proportions at 25ºC in water, benzene, toluene, xylene, trichloroethylene, ethylene glycol, ethyl ether, ethanal, isopropanol, and ethylene di- thloride. Sigma assays dissolves 1 mL X-100 in 10 mL water to give a clear to slightly hazy solution, from clear to slightly yellow in appearance. Solutions are stable to auto- elaving. Al certain concentrations lhe solutions may be cloudy but dispersible above the cloud point; they ahould clear with stimng upon cooling. However, any ethylene oxide polymer can form trace peroxides on exposure to oxygen. These impurities may interfere with biological reactions. Sigma offers X-100-PC and X-100R-PC as biological grade alternatives. SPECIFIC USAGE NOTES: For Iysing cels, lypically about 0,1% X-100 solution in water wil be suffigiant, and even up to 0.5% concentrations wil usually not harm most enzymes being isolated. Many enzymes remain active In lhe presence of X-100; for example, a commoniy used pro- tease, Proteinase K, remains active in 15% (wlw) solutions of X-100,  >PARTE EXPERIMENTAL SIGMA PRODUCT NUMBER: X-100 (Laboratory Grade) (Note: Triton X-100 is supplied by Sigma Chemical) CAS NUMBER: 9002-93-1 NAMES: X-100; Triton X-100; cetyphenol ethylene oxide condensate; Octoxynol-8; t- octylphenoxypolyethoxyethanol. Triton X-100 was a registered trademark formerly owned by Rohm and Haas Co., but now owned by Union Carbide. GENERAL INFORMATION: X-100 is a nonionic detergent, 100% active ingredient, which is often used in bio- chemical applications to solubilize proteins. Triton X-100 has no antimicrobial properties. lt is considered a comparatively mild detergent, non-denaturing, and is reported in numerous references as a routinely added reagent. It does absorb in the ultraviolet region of the spectrum, however, so can interfere with protein quantitation. A number of polymeric resins have been used to remove X-100 from solution, including Amberlite hydrophobic XAD resins and Rezorian A161 cartridges. The "X" series of Triton detergents are produced from cetylphenol polymerized with ethylene oxide. The number ("-100") relates only indirectly to the number of ethylene oxide units in the structure. X- 100 has an “average of 9.5” ethylene oxide units per molecule, with an average molecular weight of 625. In addition, lower and higher mole adduets will be present in lesser amounts, varying slightly within supplier's standard manufacturing conditions. No antioxidants are added by Sigma cr the manufacturer, but commercial preparations of Triton X-100 have been found to contain peroxides up to 0.22% hydrogen peroxide (H503) equivalents. These impurities may interfere with biological reactions. Sigma offers X-100-PC and X-100R-PC as biological grade alternatives. CH CH l HiC—E-CH (CH,CH,O HH eporfo( )rocnoro; Ha CH N= approx 9.5 Triton X-100” has a structure very similar to those cf Igepal CA-630 [Sigma 13021] and of Nonidet P-40 (no longer commercially available), and the names are sometimes reported as synonyms. However, Triton X-100 is slightly more hydrophilie than Igepal CA-630, these two detergents are NOT considered to be functionally interchangeable in most applications. PHYSICAL PROPERTIES: Triton X.1007 is a very stable material, assumed to be stable for years If stored sealed. ltis a clear to slightly hazy, coloriess to light yellow liquid (color by APHA = 100). 1. Specific gravity: 1.065 at 250 (Approx. 1.07 g/imL) Approximate molecular weight = 625, giving effective molarity = 1.7 M for the neat liquie UV absorption: lambda max = 275 nm and 283 nm in methano! Viscosity (Brookfield): 240 cps at 25€ pH (5% aqueous solution): 6.0 to 8.0 Critical micelle concentration (CMC): 0.22 to 0.24 mM SOLUBILITY | STABILITY: Triton X=100 is soluble in all proportions at 25ºC in water, benzene, toluene, xylene, trichloroethylene, ethylene glycol, ethyl ether, ethandl, isopropanol, and ethylene di- thloride. Sigma assays dissolves 1 mL X-100 in 10 mL water to give a clear to slightly hazy solution, rom clear to slightly yellow in appearance. Solutions are stable to auto elaving. Al certain concentrations lhe solutions may be cloudy but dispersible above the cloud point; they ahould clear with stimng upon cooling. However, any ethylene oxide polymer can form trace peroxides on exposure to oxygen. These impurities may interfere with biological reactions. Sigma offers X-100-PC and X-100R-PC as biological grade alternatives. SPECIFIC USAGE NOTES: For Iysing cels, lypically about 0,1% X-100 solution in water wil be suffigiant, and even up to 0.5% concentrations wil usually not harm most enzymes being isolated. Many enzymes remain active In lhe presente of X-100; for example, a commoniy used pro- tease, Proteinase K, remains active in 15% (wlw) solutions of X-100, Caracterização dos microorganismos Contato ar condicionado/placa de Petri Placa contendo os meios de cultura: APC e Agar batata por 30 min. Após os 30 min. Os meios foram incubados durante 48h a 37 °C (processo feito em triplicata) Após a incubação (48h), fez-se a quantificação das colônias formadas (ufc’s). Para a determinação taxonômica, das bactérias formadas, foram realizados testes baseados no método de Gram. RESULTADOS E DISCUSSÃO  RESULTADOS E DISCUSSÃO Figura 2. Quantidade de unidades formadoras de colônias coletadas, média de 3 experimentos, em função do tempo de exposição  Conclusão  A possibilidade de se utilizar o presente sistema TiO2/UV na destruição de microrganismos presentes no ar de ambientes fechados. Sendo o TiO2 um catalisador, o reator requer manutenção mínima; no entanto, ainda são necessários estudos mais aprofundados para viabilizar o seu uso em escala comercial. Referências Bibliográficas 1. ANVISA. Técnica de coloração de Gram. Ministério da saúde, Programa Nacional de DST e AIDS, p. 67. Brasília, 1997. 2. ANVISA. Descrição dos meios de cultura empregados nos exames microbiológicos, Módulo IV. p. 64. 3. DE MELLO, R. V. Coloração de Gram. RENYLAB Química e Farmacêutica, Barbacena – MG, 2009. 4. KONDO, Márcia Matiko; ORLANDA, José Fábio F.; FERREIRA, Maria da Glória A. B. and GRASSI, Marco Tadeu. Proposição de um reator fotocatalítico para destruição de microrganismos em ambientes interiores. Quím. Nova [online]. 2003, vol.26, n.1, p. 133-135. ISSN 0100- 4042. 5. LEE, J. D. Química inorgânica não tão concisa. 5 ed. Trad. TOMA, H. E.; ARAKI, K.; ROCHA, R. C. São Paulo – SP: Edegard Blucher, 1999. 6. NOGUEIRA, R. F. P. e JARDIM, W. F. A fotocatálise heterogênea e sua aplicação ambiental (Divulgação). Quím. Nova [online]. 1998, vol.21, n.1, p. 69-72. 7. MONTAGNER, C. C.; PASCHOALINO, M. P.; JARDIM, W. F. A aplicação da fotocatálise heterogênea na desinfecção de água e ar (Caderno Temático vol. 4). 2005, IQ-UNICAMP, Campinas-SP. 8. ROCHA, J. M. S. Aplicações de agentes tensioactivos em biotecnologia. Boletim de Biotecnologia, 2001, p. 5-11. 9. SOUSA RIOS, M. A. Reatores químicos (Aula ministrada no dia 11/10/2011). Fenômenos de Transporte. 10. UNIRIO. Método de coloração de Gram. Microbiologia, Roteiro-prático, 2004. Referências Bibliográficas