ÁREA: Ambiental
TÍTULO: Descoramento e degradação de corantes usando o sistema ZnO/UV
AUTORES: DYONIZIO, S. F. (UERJ) ; ARAUJO, L. R. R. (UERJ)
RESUMO: O descoramento e a degradação de soluções contendo corantes ácido ou reativo foram investigados na presença de radiação UV e ZnO como fotocatalisador. Foram testados os corantes Reactive Blue 2, Acid Red 33 e Acid Yellow 10 em processos de fotólise (sem catalisador) e fotocatálise para um tempo de tratamento de 30 min. Observou-se que o processo de fotocatálise foi muito mais eficiente que o processo fotolítico, tanto no descoramento quanto na degradação dos corantes. Devido ao rápido descoramento do corante Reactive Blue 2, tem-se a indicação de que o aumento do número de insaturações na molécula do corante pode ser um fator determinante para aumentar o grau de degradação do mesmo por processos oxidativos.
PALAVRAS CHAVES: fotocatálise, zno, corantes
INTRODUÇÃO: Os corantes são largamente utilizados nas indústrias têxtil, alimentícia, de revestimento, entre outras. Os corantes são compostos orgânicos complexos que contêm certos grupos substituintes. A parte insaturada da molécula, que é responsável pela cor, é chamada de cromóforo, normalmente constituído por anéis aromáticos e grupos como: C=C, C=N, C=O e N=N. Além dessas substâncias, a cor intensa requer também a presença de grupos doadores e receptores de elétrons, responsáveis pela fixação dos corantes ao material, conhecidos como auxocromos. Auxocromos típicos são: CO, NO2, OH, OCH3, NCH3, dentre outros (Guaratini et al., 2000).
Os efluentes provenientes do processo de tingimento diminuem a transparência da água e a penetração da radiação solar, alterando a atividade fotossintética e a solubilidade dos gases. Estes efluentes podem conter até 50% da carga de corantes utilizada no tingimento (Koyuncu et al., 2003).
Para a remoção destes poluentes refratários, podem ser empregadas as técnicas físicas tradicionais (coagulação, adsorção, osmose reversa). Estas técnicas são, entretanto, não-destrutivas e exigem um pós-tratamento para eliminação dos materiais adsorvidos. Os processos oxidativos avançados são alternativas potenciais para a descoloração e a redução destes rejeitos, destacando-se, neste grupo, o processo de fotocatálise heterogênea. Na fotocatálise heterogênea, utiliza-se um catalisador semicondutor que, ao ser submetido a uma radiação, gera um par elétron-lacuna (e-/h+) que pode ser usado na iniciação das reações de oxidação e redução, respectivamente.
Este trabalho tem como objetivo verificar a aplicabilidade da fotocatálise heterogênea, usando o ZnO como catalisador, para o descoramento e tratamento de soluções contendo corantes ácido ou reativo.
MATERIAL E MÉTODOS: Para avaliação catalítica, foram escolhidos três corantes: Reactive Blue 2, Acid Red 33 e Acid Yellow 10, cujos comprimentos de máxima absorção são 617, 535 e 417 nm, respectivamente.
A unidade reacional era composta por um béquer de 250 mL, um agitador magnético e uma lâmpada de vapor de mercúrio de média pressão Philips HPLN de 250 W, colocada a uma distância de 12 cm da solução a ser tratada. Para os estudos de descoramento e degradação, foram irradiados 50 mL de solução contendo 0,2 g L-1 de corante por 30 min, usando-se 100 mg de ZnO, à temperatura de 25°C. Após o período de irradiação, o fotocatalisador foi removido da amostra por filtração a vácuo. O descoramento e a degradação dos corantes foram monitorados através de um espectrofotômetro UV-Visível modelo HP 8453, na faixa de comprimento de onda de 200 a 800 nm. Além dos testes fotocatalíticos, foram também realizados testes em branco, nos quais não se utilizou o fotocatalisador (fotólise).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Para quantificar o descoramento das soluções, integrou-se a área de cada espectro entre 400 a 700 nm, sendo os dados obtidos apresentados na Figura 1, onde Corro corresponde à área referente à solução inicial e Corr corresponde à área da solução após o tempo de irradiação de 30 min.
Observa-se um comportamento distinto entre os 3 corantes, com a seguinte ordem de descoramento, tanto para a fotólise quanto para a fotocatálise: blue 2 > red 3 > yellow 10. A estrutura da molécula do corante blue 2, com um maior número de insaturações, pode explicar a diferença de comportamento. Nota-se, claramente, que a fotocatálise foi muito mais eficaz que a fotólise no descoramento de todas as soluções.
A partir dos espectros obtidos e aplicando-se a lei de Beer para cada comprimento de onda de máxima absorção, avaliou-se a degradação de cada corante. Os resultados são apresentados na Figura 2, onde Co se refere à concentração inicial da solução e C é a concentração da solução após o tempo de irradiação de 30 min.
Observa-se, novamente, que o processo fotolítico não foi eficiente para promover a degradação dos corantes, ocorrendo somente uma pequena degradação do corante blue 2 no tempo de tratamento de 30 min. A ordem de degradação é a mesma que a observada no descoramento das soluções, valendo a mesma explicação dada anteriormente.
CONCLUSÕES: Este trabalho demonstra que a fotocatálise é uma tecnologia eficaz para a degradação de corantes ácidos e reativos, podendo ser utilizada no tratamento de efluentes provenientes de rejeitos de tingimento. Verificou-se que, embora o corante blue 2 tenha sofrido um pequeno descoramento via fotólise, o desempenho da fotocatálise foi sempre muito superior para todos os corantes testados. Por fim, tem-se a indicação de que o aumento do número de insaturações na molécula do corante pode ser um fator determinante para aumentar o grau de degradação do mesmo por processos oxidativos.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: GUARATINI, C. C. I.; ZANONI, M. V. B. 2000. Corantes Têxteis. Química Nova, 23(1): 71-78.
KOYUNCU, I. 2003. Influence of dyes, salts and auxiliary chemicals on the nanofiltration of reactive dye baths: experimental observations and model verification. Desalination, 154: 79-88.
