Limpeza de superfícies ativadas por luz

Autores:
Alexandra Sá Pinto
Ana Beatriz Mendes
Carolina Barbosa
Flávia Garcia

Orientadores:
Isabel Barbosa (isob@fe.up.pt)
Cláudia Gomes Silva (cgsilva@fe.up.pt)
Isabel Allen (isabel.allen@aemaia.com)

Escola secundária da Maia, Avenida Luís Camões, 4470-194- Maia, Portugal

Laboratório de Processos de Separação e Reação - Laboratório de Catálise e Materiais (Laboratório Associado LSRE-LCM)

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Rua Dr. Roberto Frias, 4200-465 Porto, Portugal

Junho 2020

Agradecimentos

Seguem-se os agradecimentos.

Às nossas orientadoras: Professora Doutora Cláudia Silva e Engenheira Isabel Barbosa.
Pela disponibilidade, amabilidade e paciência. Por tudo o que nos ensinaram. Por marcarem de forma especial o nosso percurso escolar. Por nos receber no LSRE-LCM, um grupo de investigação de excelência na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP).

À Professora Isabel Allen.
Pelo incentivo, interesse e apoio durante este projeto. Por nos demonstrar a importância do conhecimento científico e tecnológico na sociedade atual. Por contribuir para a nossa formação, transmitindo-nos valores e conhecimento. 

À FEUP, ao Departamento de Engenharia Química e ao LSRE-LCM.
Por disponibilizarem os recursos técnicos essenciais para a realização deste trabalho.

Agradecimentos

Seguem-se os agradecimentos.

Às nossas orientadoras: Professora Doutora Cláudia Silva e Engenheira Isabel Barbosa.
Pela disponibilidade, amabilidade e paciência. Por tudo o que nos ensinaram. Por marcarem de forma especial o nosso percurso escolar. Por nos receber no LSRE-LCM, um grupo de investigação de excelência na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP).

À Professora Isabel Allen.
Pelo incentivo, interesse e apoio durante este projeto. Por nos demonstrar a importância do conhecimento científico e tecnológico na sociedade atual. Por contribuir para a nossa formação, transmitindo-nos valores e conhecimento. 

À FEUP, ao Departamento de Engenharia Química e ao LSRE-LCM.
Por disponibilizarem os recursos técnicos essenciais para a realização deste trabalho.

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Resumo

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A crescente preocupação com a poluição ambiental e os seus efeitos na saúde humana atraíram a atenção das comunidades científicas e industriais. O desenvolvimento de tecidos funcionais capazes de reduzir ou eliminar compostos orgânicos e/ou microorganismos patogénicos constitui um avanço tecnológico, promovendo o bem-estar humano e ambiental. Esta classe de materiais inclui tecidos anti-odor, com capacidade de auto-limpeza, de proteção UV, de hidrofobicidade e antibacteriana.

Os alunos do 12º ano de Química, trabalhando em parceria com o Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, usaram a metodologia de aprendizem baseada em projetos, desenvolvendo um projeto de pesquisa sobre limpeza de superfícies ativadas por luz.

O projeto consiste na utilização de tecidos funcionais de algodão e poliéster impregnados com dióxido de titânio (TiO2) para a degradação de poluentes ( por exemplo: corantes, cafeína) através de fotocatálise. Os tecidos são caracterizados por microscopia eletrónica de varrimento e espectroscopia de UV-vis sólida. A eficiência dos materiais na reação de degradação é avaliada por espectroscopia UV-vis.

Palavras-chave: Tecidos funcionais; Fotocatálise; Aprendizagem baseada em projetos; Limpeza de superfícies.

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Resumo

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A crescente preocupação com a poluição ambiental e os seus efeitos na saúde humana atraíram a atenção das comunidades científicas e industriais. O desenvolvimento de tecidos funcionais capazes de reduzir ou eliminar compostos orgânicos e/ou microorganismos patogénicos constitui um avanço tecnológico, promovendo o bem-estar humano e ambiental. Esta classe de materiais inclui tecidos anti-odor, com capacidade de auto-limpeza, de proteção UV, de hidrofobicidade e antibacteriana.

Os alunos do 12º ano de Química, trabalhando em parceria com o Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, usaram a metodologia de aprendizem baseada em projetos, desenvolvendo um projeto de pesquisa sobre limpeza de superfícies ativadas por luz.

O projeto consiste na utilização de tecidos funcionais de algodão e poliéster impregnados com dióxido de titânio (TiO2) para a degradação de poluentes ( por exemplo: corantes, cafeína) através de fotocatálise. Os tecidos são caracterizados por microscopia eletrónica de varrimento e espectroscopia de UV-vis sólida. A eficiência dos materiais na reação de degradação é avaliada por espectroscopia UV-vis.

Palavras-chave: Tecidos funcionais; Fotocatálise; Aprendizagem baseada em projetos; Limpeza de superfícies.

Abstract

The growing concern about environmental pollution and its side effects on human health has attracted the attention of the scientific and industrial communities. The development of functional tissues capable of reducing or eliminating organic compounds and/or pathogenic microorganisms can be a step forward in improving human and environmental well-being. This class of materials includes anti-odor, self-cleaning, UV protection, hydrophobicity and antibacterial fabrics.
12th grade Chemistry students, working in partnership with the Department of Chemical Engineering of the Faculty of Engineering of the University of Porto, used the Project-based learning methodology to develop a research project on light activated surface cleaning.
The project consists in impregnating cotton and polyester with titanium dioxide (TiO2) and their use as functional fabrics for the degradation and model pollutants (dyes, caffeine). The characterization of the functional fabrics is followed by electron microscopy, contact angle determination and solid UV-vis spectroscopy. The efficiency of the materials is assessed by UV-vis spectroscopy.

Keywords. Functional fabrics, Photocatalysis; Project-based learning; Surface cleaning.

Abstract

The growing concern about environmental pollution and its side effects on human health has attracted the attention of the scientific and industrial communities. The development of functional tissues capable of reducing or eliminating organic compounds and/or pathogenic microorganisms can be a step forward in improving human and environmental well-being. This class of materials includes anti-odor, self-cleaning, UV protection, hydrophobicity and antibacterial fabrics.
12th grade Chemistry students, working in partnership with the Department of Chemical Engineering of the Faculty of Engineering of the University of Porto, used the Project-based learning methodology to develop a research project on light activated surface cleaning.
The project consists in impregnating cotton and polyester with titanium dioxide (TiO2) and their use as functional fabrics for the degradation and model pollutants (dyes, caffeine). The characterization of the functional fabrics is followed by electron microscopy, contact angle determination and solid UV-vis spectroscopy. The efficiency of the materials is assessed by UV-vis spectroscopy.

Keywords. Functional fabrics, Photocatalysis; Project-based learning; Surface cleaning.

Índice

1. Introdução ----------------------------------------------------------


2. Materiais e métodos -------------------------------------------

2.1. Materiais --------------------------------------------------------
2.2. Caracterização de catalisadores ----------------------
2.3. Procedimento Experimental ----------------------------


3.Resultados experimentais -----------------------------------

3.1. Caracterização dos substratos por espetrofotometria UV-Vis ---------------------------------------
3.2. Caracterização morfológica dos substratos -----
3.3. Auto-limpeza fotocatalítica dos tecidos revestidos ---------------------------------------------------------------


4. Conclusão -----------------------------------------------------------


5. Trabalho Futuro --------------------------------------------------


6. Referências ---------------------------------------------------------

Índice

1. Introdução ----------------------------------------------------------


2. Materiais e métodos -------------------------------------------

2.1. Materiais --------------------------------------------------------
2.2. Caracterização de catalisadores ----------------------
2.3. Procedimento Experimental ----------------------------


3.Resultados experimentais -----------------------------------

3.1. Caracterização dos substratos por espetrofotometria UV-Vis ---------------------------------------
3.2. Caracterização morfológica dos substratos -----
3.3. Auto-limpeza fotocatalítica dos tecidos revestidos ---------------------------------------------------------------


4. Conclusão -----------------------------------------------------------


5. Trabalho Futuro --------------------------------------------------


6. Referências ---------------------------------------------------------

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Lista de figuras

Figura 1 ----------------------------------------------- 2


Figura 2 ----------------------------------------------- 6


Figura 3 ----------------------------------------------- 7


Figura 4 ----------------------------------------------- 8


Figura 5 ----------------------------------------------- 9


Figura 6 ----------------------------------------------- 10


Figura 7 ----------------------------------------------- 11

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