ÁREA: Química Ambiental
TÍTULO: POLIMENTO DO TRATAMENTO FEITO POR FOTOCATÁLISE HETEROGÊNEA EM ÁGUAS: COAGULAÇÃO-FLOCULAÇÃO DO TIO2 DA SUSPENSÃO E REMOÇÃO DE ÍONS METÁLICOS E COMPOSTOS ORGÂNICOS SOLÚVEIS
AUTORES: PADILHA, P.M. - UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA – UNESP – IB-DEPARTAMENTO DE QUíMICA E BIOQUíMICA
SANTOS, J.M. - UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA – UNESP – IB-DEPARTAMENTO DE QUíMICA E BIOQUíMICA
FLORENTINO, A.O. - UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA – UNESP – IB-DEPARTAMENTO DE QUíMICA E BIOQUíMICA
VALENTE, J.P.S. - UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA – UNESP – IB-DEPARTAMENTO DE QUíMICA E BIOQUíMICA
RESUMO: A dificuldade de remover o catalisador TiO2 da água após o tratamento por fotocatálise heterogênea (FH) tem limitado o seu uso. Este trabalho estudou o processo de coagulação-floculação (CF) do TiO2 em suspensões aquosas e a remoção de íons metálicos e compostos orgânicos solúveis. A CF do TiO2 ocorre em pH 4 e é maximizado quando o pH é ajustado próximo do potencial isoelétrico, pela compressão da camada de difusão ou pela adsorção-hidrólise de íons Al3+. Em menos de 120 minutos, suspensões de TiO2 contendo 0,5 g/L, com turbidez superior a 4.000 NTU podem ser removidas para menos de 10 NTU (mais de 99,8%). Além disso, a qualidade da água tratada é melhorada através do arraste de moléculas orgânicas e metais pesados adsorvidos no precipitado, polindo o tratamento por FH.
PALAVRAS CHAVES: fotocatálise heterogênea; coagulação-floculação; tio2.
INTRODUÇÃO: A fotocatálise heterogênea (FH) é uma tecnologia emergente para o tratamento de águas contaminadas (Candal, J.C. et al, 2001). A FH é mais eficiente quando se utiliza o TiO2 em suspensão, no entanto a dificuldade de separar o TiO2 da suspensão limita o uso da FH. Entre os processos utilizados para separação de partículas em suspensão em águas, viáveis economicamente, destacamos a coagulação-floculação (CF) (Fernandez-Ibáñez, P. et al, 2000 e 2003). As taxas de remoção do TiO2 em suspensão, provenientes da FH, atualmente, são consideradas baixas e a separação em grandes volumes de água não é viável economicamente, por CF (Kagaya, S..et al, 1999). Assim sendo, estudamos o processo da CF e encontramos condições em que as taxas de remoção de TiO2, são muito superiores às encontradas na literatura científica. Em menos de 120 minutos, suspensões de TiO2 contendo 0,5 g/L, com turbidez superior a 4.000 NTU podem ser removidas para menos de 10 NTU (mais de 99,8%). Além disso, a qualidade da água tratada é melhorada através do arraste de compostos orgânicos e metais pesados adsorvidos no precipitado, polindo o tratamento por FH.
MATERIAL E MÉTODOS: Foi estudado a CF do TiO2 em suspensões com concentração 0,5g L-1, com baixa força-iônica (água destialda - 18µS cm2) e com baixa força-iônica (água de abastecimento público - 55µS cm2). Os testes foram feitos em Jar Test (Milan) em função do pH e adição de íons Al3+, com pré-estudo da influência de agitações rápidas e lentas, e comparados com as decantações simples. Foram adicionados íons metálicos, Cu2+e Cd2+, e compostos orgânicos, fenol, biftalato de potássio e ácido húmicos na suspensão com pH e avaliado a remoção junto com o TiO2 no processo CF. As taxas de remoção da turbidez foram realizadas em um turbidimetro (HACH), a matéria orgânica em um analisador de carbono orgânico total (TOC-VCPH Shimadzu) e metais por AAS e/ou GFAAS (Shimadzu).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A CF do TiO2 ocorre em função do pH, força-iônica (µ), com ou sem adição de íons Al3+, em jar test (JT). Foram utilizadas suspensões (S) de TiO2 com baixa µ (água destilada) e média (água de torneira). A CF foi maximizada em pH~7, com íons Al3+, nas S com maior µ, em JT. Nesta condição, uma turbidez > 4000 NTU, de uma S com 0,5gL-1, pode ser removida para menos de 10 NTU em 2 horas, e os íons Cu2+ e Cd2+ com concentrações de 1 mgL-1, removidos em 100%. As taxas de remoção (R) de TOC pelo processo CF, com auxilio de íons Al3+, são maiores com o tamanho e complexidade da molécula. A remoção do ácido húmico (AH)é maior que do biftalato (B), que é maior que do fenol (não quelante e menor M). A R dos íons Cd2+ e Cu2+ das S contendo AH e B foram de 100%, enquanto que na S contendo fenol, a R foi alta, mais inferior a 100%, indicando que a R é favorecida pela quelação. A sedimentação é maior devido o ajuste do pH para próximo do iep e é maximizado pela compressão da dupla camada elétrica com o aumento da µ e pela adsorção-hidrólise de íons Al3+. A cinética de sedimentação do TiO2 no processo CF é também mais efetiva quando precedida de agitações rápidas e lentas, confirmando este processo
CONCLUSÕES: O TiO2 pode ser separado de S em várias condições, com pH 7.0 e íons Al3+ a taxa de remoção é maximizada. Além disso, a CF permite o polimento da água tratada, são removidos íons de metais como Cd2+ e Cu2+, e compostos orgânicos solúveis (AH, B e fenol), em % consideráveis, reduzindo o TOC. Moléculas maiores e mais complexas como AH, são removidas em maior % que as moléculas simples como o fenol (não quelante e menor massa molar). Desta forma, além de ser viável a separação do TiO2 da suspensão contendo a água tratada em menos tempo, a CF permite o polimento da água tratada pela FH.
AGRADECIMENTOS:Fapesp, Fapema e Fundibio
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:CANDAL, J.C., BILMES, S.A., BLESA, M.A. (2001). Semicondutores com actividad fotocatalítica. In: BLESA, M.A. Elimination of contaminants for heterogeneous photocalysis (Eliminácion de Contaminantes por Fotocatálisis Heterogênea), 266p. La Plata: Argentina por Gráfica -ISBN - 987-43-3809-1
FERNANDEZ-IBÁÑEZ, P., BLANCO, J., MALATO, S., DE LAS NIEVES, F. J. (2003). Water Research 37, 3180-3188.
FERNANDEZ-IBÁÑEZ, P., NIEVES, F.J., MALATO, S. (2000). Journal Colloid Interface Science 227, 510-516.
KAGAYA, S., SHIMIZU, J., ARAI, R., HASEGAWA, K. (1999). Water Research 33 (7) 1753-1755.