ÁREA: Ambiental
TÍTULO: Estudo comparativo da fotocatálise do corante índigo carmim mediada pelo dióxido de titânio utilizando a luz solar e reatores com luz artificial
AUTORES: SAGGIORO, E. M. (ENSP / FIOCR) ; PAVESI, T. (ENSP / FIOCR) ; OLIVEIRA, A.S. (IST/UTL,C3I/) ; FERREIRA, L. F. V. (IST / UTL) ; MOREIRA, J. C. (FIOCRUZ)
RESUMO: Corantes tóxicos em efluentes líquidos representam risco à saúde e meio ambiente. O presente estudo propõe degradação do corante Índigo Carmim através de processo oxidativo avançado (POAs) mediado por dióxido de titânio (TiO2), avalia concentrações de catalisador e tempo de irradiação. São comparados 4 métodos: 3 reatores empregando irradiação por luz artificial a) Reator 1, simulou dia de forte intensidade de luz, sob agitação magnética, b) Reator 2, simulou dia de baixa intensidade de luz, sob agitação magnética, c) Reator 3, de fluxo contínuo ao redor da fonte de irradiação e d) irradiação por luz solar, sob agitação magnética. Conclui-se ser o Reator 1 o mais eficiente (luz artificial), porém a irradiação por luz solar atinge melhores taxas com menor concentração de TiO2 e menor custo.
PALAVRAS CHAVES: índigo carmim, fotocatálise, dióxido de titânio
INTRODUÇÃO: As indústrias têxteis produzem quantidades significativas de efluentes líquidos contaminados por corantes e outros produtos químicos. Isso as torna uma fonte potencialmente poluidora do meio ambiente, devido ao fato de 5 a 20% do corante ser perdido no processo de tingimento, causado pela incompleta fixação deste nas fibras têxteis durante a lavagem do tecido (PASCOAL; TREMILIOSI-FILHO, 2005). Grande parte do efluente contendo corante não sofre qualquer tipo de tratamento, gerando grandes volumes com altas cargas de compostos orgânicos fortemente coloridos, alterando os processos fotossintéticos naturais dos corpos d´água onde são descarregados (ZHAINAL, 2005).
Atualmente são produzidos cerca de 20.000 toneladas/ano de índigo sintético, utilizado no tingimento de algodão. O Índigo Carmim é tóxico para o ser humano, causando irritações na pele e córnea, interferindo no desenvolvimento neural e com propriedades cancerígenas (BARKA et al., 2008). No tratamento de águas residuais contaminadas por corantes, diversos estudos utilizam os processos oxidativos avançados (POAs), destancando-se o dióxido de titânio (TiO2) pela sua capacidade destrutiva, com a formação de radicais hidroxila (URZEDO, 2007; COLPINI, 2008; OLIVEIRA et al. 2010).
O objetivo do presente trabalho foi avaliar a eficiência da fotodegradação do corante índigo carmim mediada pelo dióxido de titânio, utilizando três diferentes reatores de luz artificial e ainda a fotodegradação solar.
MATERIAL E MÉTODOS: O processo de degradação do índigo carmim foi avaliado sob a luz artificial e a luz solar. Volumes de 100ml de solução aquosa do corante (30 mgL-1) foram irradiadas por 5 h na presença de TiO2 (1 gL-1 a 1x10-3 gL-1), a temperatura ambiente (22°C). Também foram irradiadas amostras sem catalisador para avaliação da fotólise. Alíquotas (0, 15, 30, 45, 60, 90, 120, 180 e 300 min) do corante foram analisadas por Espectrofotometria UV–Vis, observando λmáx=610nm. A intensidade da radiação para as fontes de luz foi mensurada com auxílio de radiômetro Cole Parmer (series 9811-50).
O reator 1 é composto de uma tampa elíptica, com suporte para lâmpada de mercúrio HQL 125 W Osram, colocado a 25 cm da bancada de trabalho. Sob o reator são colocados os béqueres com amostras sobre agitador magnético. O reator 2 consiste de uma tampa retangular, onde se encontra o suporte para 4 lâmpadas (em paralelo) Day light 20 W Osram. O suporte com as lâmpadas fica a 25 cm de altura da base, onde estará o agitador magnético e os béqueres com as amostras. O reator 3 é tubular de fluxo contínuo, composto por uma lâmpada cilíndrica (Day light 20 W Osram) colocada no interior do reator e que acompanha todo o comprimento. A solução do corante circula pelo frasco cilíndrico ao longo da fonte de irradiação forçado por bomba peristáltica com fluxo de 16 ml/min, a partir de um depósito de 200 ml, no qual a solução é agitada magneticamente. Para os reatores 2 e 3 realizou-se 24 horas de tratamento. A irradiação por luz solar foi realizada sob agitação magnética na localização S 22°52`37.3``e W 43°15`0.9`` (Rio de Janeiro, Brasil). A irradiação em cada uma das condições descritas pode ser vista na Figura 1.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A velocidade de degradação aumentou com a concentração de TiO2 em todos os casos.
Na luz solar, aos 15 min notou-se 99% de degradação na concentração de 1gL-1 de TiO2, e apenas 8% para 1x10-3 gL-1. A constante de velocidade de degradação diminui para a concentração 1x10-1 gL-1 de TiO2 e aumenta para 1x10-3 gL-1, sendo que ao final de 5 h ambas degradaram cerca de 99% do corante.
No reator 1 (simula dia de forte intensidade de luz), não foi observada fotólise. Em 60 minutos nas concentrações 10-3; 2,5x10-3 e 5x10-3 gL-1 de TiO2 o corante degradou de 6% a 30%, enquanto em 300 minutos degradaram 42%, 86%, 96% respectivamente. Nas concentrações de TiO2 10-2; 10-1 e 1 gL-1, a degradação foi significativa em60 minutos sendo respectivamente 55%, 92% e 99%, não observando-se mais corante ao após 300minutos.
No reator 2 (simula dia de baixa intensidade de luz), as taxas de degradação foram as mais baixas. Com concentração de TiO2 de 1gL-1 após 300 minutos a taxa foi de 62%. Após 24 horas de irradiação somente a duas maiores concentrações atingiram taxas de 95%.
No reator 3 (fluxo contínuo) observou-se 9% de fotólise após 24 horas. Na concentração de 1 gL-1 de TiO2 após 300 minutos, a taxa de degradação foi 91%. Enquanto para concentrações de 10-3 a 10-1 gL-1 , após 24 horas a txa variou de 30% a 96%.
Entre os reatores de luz artificial, o reator 1 obteve melhor resultado. Provavelmente ativando mais eficientemente a formação dos radicais oxidantes, em função da maior intensidade de luz, embora com maior gasto energético. O reator 2 e 3 utilizaram a mesma fonte luminosa, sendo o 2 de maior intensidade, mas o reator 3 possibilitou um maior contato entre o complexo ativado corante/TiO2 e a radiação.
A luz solar forneceu melhores taxas de degradação para menores concentrações de TiO2.
CONCLUSÕES: A fotocatálise mediada pelo TiO2 mostra-se uma alternativa viável e eficaz para o tratamento de efluentes contendo resíduos de corantes têxteis. O processo mostra-se mais b considerando-se a possibilidade de utilização da radiação solar como meio para diminuir o tempo de reação e o custo energético para o tratamento, além de menores quantidades do catalisador. Entre as fontes artificiais de radiação testadas, a de maior intensidade, reator 1, mostrou taxas de degradação maiores.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BARKA, N.; ASSABBANE, A.; NOUNAH, Y.; ICHOU, Y. A.; J. Harz. Mater., 152, (2008) p. 1054-59.
COLPINI, L.M.S;. Dyes and Pigments., 76, (2008) p. 525-529.
OLIVEIRA, A.; SAGGIORO, E. M.;BARBOSA, N.; MAZZEI, A.; FERREIRA, L. F.; MOREIRA, J.; Rev. Chim., 62 (2010) 00
PASCHOAL, F.M.; TREMILIOSI-FILHO, G. Aplicação da tecnologia de eletrofloculação na recuperação do corante Índigo Blue a partir de efluentes industriais. Química Nova, 28, (2005) p. 766-772.
URZEDO, A.P.F.M,. Rapid Commun. Mass Spectrom., 21, (2007) p. 1893–1899.
ZHAINAL, Z. J. Hazard. Mater., 125, (2005) p. 113- 120
