Avaliação de processos de degradação do BTEX em meio aquoso

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Ambiental

Autores

Melo, M.J.M. (UFRN) ; Almeida, C.C. (UFRN) ; Santos, E.V. (UFRN) ; Silva, D.R. (UFRN) ; Martinez-huitle, C.A. (UFRN)

Resumo

No presente estudo, foi feita uma avaliação sobre a utilização de tecnologia de oxidação eletroquímica(OE)usando o anodo Ti/Pt acoplada a resina de troca iônica por meio de adsorção (Ads) como alternativa para degradação do BTEX, em soluções aquosas a fim de avaliar o comportamento da degradação destes compostos, frente a diferentes condições. Assim, foram desenvolvidas análise de Demanda Química de Oxigênio (DQO) e cromatografia gasosa (CG-PID/FID). O processo integrado foi realizado visando avaliar degradação dos compostos em função do tempo de contato com a resina e uso da oxidação eletroquímica. Os resultados obtidos com o processo integrado mostraram uma diminuição do tempo de remoção com 2,5 g de resina integrada a oxidação eletroquímica de 10 mAcm-2.

Palavras chaves

BTEX; Oxidação eletroquímica; adsorção

Introdução

O BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno) é encontrado em água subterrânea e solos contaminados com rejeito da indústria do petróleo. Estes produtos químicos voláteis e solúveis em água podem está presente no meio ambiente devido a acidentes e vazamentos de tanques de armazenamento (LEMAIRE, 2011), representando uma ameaça a para os seres vivos e ecossistemas devido a sua volatilidade e toxidade (SANTOS, 2014). O caráter tóxico do BTEX tem sido uma grande preocupação dos órgãos ambientais em monitorar o descarte desses compostos, que oferecem riscos à saúde humana. No Brasil, os limites desses contaminantes são regulados pela Resolução nº 357/05 do CONAMA, com algumas atualizações de parâmetros pela resolução nº 430/11 do CONAMA). O objetivo deste trabalho foi comparar os processos de oxidação eletroquímica e adsorção para remediação do BTEX em meio aquoso a partir de soluções sintéticas.

Material e métodos

A solução sintética de benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno foi preparada com concentração de 22,81 mgL-1, 9,68 mg L-1 5,13 mg L-1 e 9,0 mg L-1, respectivamente em Na2SO4 0.1 M. O processo de oxidação eletroquímica foi realizado com o eletrodo de Ti/Pt, área de 35 cm2 aplicando diferentes densidades de corrente em uma célula com capacidade de 0,3 L. Foi avaliada a variação da densidade de corrente 10, 20 e 30 mA cm-2 em 25°C sob agitação, durante 120 min, a cada 30 min foi retirado alíquotas para análise de DQO e CG- PID/FID. No processo de adsorção foram utilizadas diferentes quantidades de massa de resina (2,5; 5 e 10 g), com a mesma quantidade de solução (0,3 L) durante 120 min, e a cada 30 min foram retiradas alíquotas para posterior análise. Foi avaliado o processo integrado de oxidação eletroquímica e adsorção durante 120 min e 30 min, respectivamente.

Resultado e discussão

A figura 1 mostra os valores de DQO durante a oxidação eletroquímica e o processo de adsorção, para o tratamento individual e integrado, respectivamente. No processo de oxidação eletroquímica foi usado o eletrodo Ti/Pt aplicando diferentes densidades de corrente (j=10, 20 e 30 mA cm-2 ), enquanto que na adsorção foi utilizado diferentes quantidades de massa de resina (2,5; 5 e 10 g). Como pode ser visto a partir destes resultados, a degradação do BTEX é alcançada em todos os processos de oxidação, sendo eliminado durante o tempo de eletrólise. Esse fato se deve a liberação de radicais hidroxilas (•OH) na superfície do eletrodo Ti/Pt, que interagem com os anéis aromáticos do BTEX, contribuindo a degradação. Na adsorção, nota-se que a eliminação é menor e pouco significativa, promovendo apenas uma adsorção física ou química na superfície da resina. Foi monitorada a DQO obtendo 77%, 73,11% e 78,5%, aplicando densidades de corrente de 10, 20 e 30 mA cm-2 , respectivamente, no ânodo de Ti/Pt. Enquanto que na adsorção a remoção foi apenas 11,8%, 21,2% e 25,8% usando massa de resina de 2.5, 5 e 10 g, respectivamente, após 120 min de tratamento. Nos processos integrados, obteve-se 70,21% (OE-120 min e Ads- 30 min) e 76,34% (Ads- 30 min e OE-120 min). A Figura 2 demonstra que durante o processo de OE ocorre a remoção de >90% do BTEX em 120 min, aplicando a densidade de corrente 10 mA cm- 2. Durante o processo eletroquímico ocorre a formação de •OH gerados durante a eletrólise da água (H2O → •OH + H+ + е-), que posteriormente contribui para a OE mediada. Empregando-se a 2,5 g de resina observa-se uma remoção aproximada de 85%. A integração possibilitou diminuição de custos durante o processo permitindo alcançar valores de remoção de 95% BTEX na solução

Figura 1: Comparação da Remoção de DQO nos processos de tratamentos separados e integrados da oxidação eletroquímica e adsorção.


Figura 2: Avaliação da concentração do BTEX nos processos de tratamentos separados e integrados da oxidação eletroquímica e adsorção.

Conclusões

Os resultados de CG-MS e DQO mostraram alta eficiência de remoção em termos de porcentagem (%) para BTEX, nos ensaios eletroquímicos,com remoção superior a 90%. No entanto, a resina não conseguiu fragmentar toda a molécula dos compostos BTEX, ocorrendo uma adsorção física ou química na superfície da resina. No processo integrado, a maior remoção da matéria orgânica foi conseguida utilizando a resina e depois integrando a oxidação, alcançando 76,34%. Diante disso, pode-se inferir que a integração diminue de custos sendo uma alternativa eficiente e econômica para o tratamentos de efluentes.

Agradecimentos

Ao NUPPRAR, pela realização das analíses. A CAPES pelo financiamento e Indústria De Nora Elettrodi (Milão, Itália) pela doação dos eletrodos de Ti/Pt.

Referências

LEMAIRE, J.et al. Is it possible to remediate a BTEX contaminated chalky aquifer by in situ chemical oxidation? Chemosphere, nº 84, 1181–1187, 2011.
SANTOS, E. V.; et. al. Decontamination of produced water containing petroleum hydrocarbons by electrochemical methods: a minireview. Environmental Science and Pollution Research International, 2014. In Press
BRASIL. CONAMA - Conselho Nacional de Meio Ambiente. Resolução 430, 2011.
M. PANIZZA; G. CERISOLA; Direct and mediated anodic oxidation of organic pollutants. Chemical Reviews, nº 109, 6541–6569, 2009.
HELENO, F. F.; LIMA, A. L.; AFONSO, R. J. C. F.; COUTRIM, M. X. Otimização e validação de métodos analíticos para determinação de BTEX em água utilizando extração por headspace e microextração em fase sólida. Revista Quim. Nova, v. 33, 329-336, 2010.