ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Ambiental
Autores
Santos, A.J. (UFRN) ; Martinez Huitle, C.A. (UFRN) ; Silvas, D.R. (UFRN)
Resumo
Neste trabalho aplicamos a oxidação eletroquímica para mineralização da hidroquinona, o processo eletroquímico foi realizado em batelada em uma célula constituída pelo ânodo de PbO2 e Titânio como cátodo em meio ácido, os experimentos foram realizados sob condições galvanostáticas pela aplicação de 10 e 30mA cm-2 a concentração de hidroquinona foi determinada por voltametria de pulso diferencial, os resultados mostraram que a densidade de corrente aplicada tinha importante influência sob a mineralização, 100% e 80% de mineralização da quantidade inicial de hidroquinona em 180 minutos foi alcançado através da aplicação de corrente de 30 e 10 mA cm-2 respectivamente
Palavras chaves
oxidação eletroquímica; hidroquinona; Voltaltametria pulso dif
Introdução
A classe dos compostos orgânicos aromáticos presente em águas residuais tem recebido maior atenção por ser na sua grande maioria compostos mutagênicos, e com alto teor de toxidade e alguns deles de caráter cancerígeno. Os processos oxidativos avançados (POA) tem se tornado bastante promissor no tratamento ou pré-tratamento de compostos não biodegradáveis em águas, e solos contaminados, pois convertem a matéria orgânica em CO2 e H2O ou no caso de pré-tratamentos, torna-os biodegradáveis. Nesta perspectiva, analisaremos neste trabalho a hidroquinona (1,4 dihidroxibenzeno) que é um isômero de compostos fenólicos, os quais são classificados como um dos mais graves contaminantes ambientais descartados pelas indústrias, tais como refinaria de petróleo, tintas, pesticidas e produtos farmacêuticos (COMNINELLIS et al., 1995; LI et al., 2009). Estes compostos não podem ser tratados por biodegradação devido à resistência deles aos microrganismos (ZHANG et al., 2011), além disto esta substância apresenta uma grande importância por ser facilmente oxidada à 1,4-Benzoquinona, sendo esta considerada um dos xenobióticos mais tóxicos, que existe (PULGARIN et al., 1994) e ambas são intermediário em uma ampla variedade de derivados do benzeno no decorrer da sua degradação oxidativa. Assim métodos eletroquímicos tornaram-se bastante promissor e satisfatório, pois se mostraram bastantes eficientes na degradação de compostos fenólicos. Vale salientar que a técnica é ambientalmente amigável, pois não gera resíduos tóxicos e não há necessidade de utilização de reagentes. Dessa forma, eles são gerados in situ durante a eletrólise.
Material e métodos
Os produtos químicos eram de grau analítico. Duas soluções de hidroquinona foram preparadas em 0,5 molL-1 de H2SO4, a primeira de 200 mgL-1 foi utilizada para eletroanálise na construção da curva analítica, a segunda de 50 mgL-1 foi utilizada para a oxidação eletroquímica. Durante o processo de oxidação eletroquímica foi coletada amostras de hidroquinona, as concentração destas amostras foram determinadas por voltametria de pulso diferencial (VPD), a partir da curva analítica. As analises eletroquímicas foram realizadas utilizando Autolab modelo PGSTAT320. As medições de VPD foram realizadas no potencial inicial de 0V potencial final de 1.6V em meio ácido (H2SO4 0,5 molL-1), aplicando taxa de varrimento de 50mV s-1, tempo de equilíbrio de 10s, tempo de modulação de 0,04s, potencial de passo de 0.006V, modulação de amplitude de 0.05V e potencial de repouso de 0.05V. A oxidação foi realizada em uma célula eletroquímica de 1000 mL, a solução foi agitada por um agitador magnético, os experimentos foram realizados sob condições galvanostáticas pela aplicação de 10 e 30mA cm-2, utilizando uma fonte de alimentação MINIPA sob condições ácidas (0.5M de H2SO4) . O eletrodo de PbO2 com área de 20 cm2 foi utilizado como ânodo, enquanto uma placa de Titânio foi utilizada com cátodo.
Resultado e discussão
Os dados eletroanalíticos indicam que na ausência de hidroquinona nenhum pico é observado, entretanto na presença de hidroquinona há formação de um pico de oxidação em aproximadamente 0.78V. A curva analítica foi realizada com 16 adições de hidroquinona, ela foi linear entre 3.9 a 50 mgL-1 com coeficientes de regressão sempre maiores do que 0.9981.
A oxidação eletroquímica foi realizada com duas densidades de corrente 10 e 30 mA cm-2, durante cada experimento de eletrólise foram recolhidas amostras e analisadas por voltametria de pulso diferencial para quantificar a concentração de hidroquinona na solução, 100% e 80% de mineralização da quantidade inicial de hidroquinona em 180 min foi alcançado através da aplicação de 30 e 10 mA cm-2 respectivamente. O decaimento de concentração de HQ foi analisado por equações cinéticas, uma boa correlação linear foi encontrado usando uma reação de pseudo primeira ordem, o único contribuinte na cinética da reação é a produção de radicais • OH produzida na superfície do eletrodo de PbO2, esses radicais também são responsáveis pela mineralização da hidroquinona.
Conclusões
A partir dos dados obtidos é possível afirmar que alguns fatores são fundamentais para o êxito do processo, tais como a densidade de corrente aplicada e radicais hidroxilas eletro gerados na superfície do eletrodo de PbO2, este eletrodo não ativo demostrou ser bastante promissor no tratamento de efluentes contendo compostos orgânicos tóxicos.
Agradecimentos
A CAPES pelo apoio financeiro; à UFRN, pela infraestrutura disponibilizada e ao LEAA
Referências
COMNINELLIS, C.; PULGARIN, C. Anodic oxidation of phenol for waste water treatment. J. Appl. Electrochem. 1991, vol. 21 pag.703-708
LI, M.; FENG, M.; HU, W.; ZHANG, Z.; SUGIURA, N. Electrochemical degradation of phenol using electrodes of Ti/RuO2–Pt and Ti/IrO2–Pt. Journal of Hazardous Materials. 2009, vol. 162 pag. 455-462.
MARTINEZ-HUITLE, C. A.; FERRO, S. Electrochemical oxidation of organic pollutants for the wastewater treatment: direct and indirect processes. Chemical Society Reviews 2006 vol. 35, pag. 1324-1341.
PULGARIN, C.; ADLER, N.; PERINGER, P.; COMNINELLIS, C. Eletrochemical detoxification of a 1,4-benzoquinone solution in wastewater treatment. Wat. Res 1994, vol 28, pag 887-893.
ZHANG, F,; LI, M.; LI, W.; FENG, C.; JIN, Y.; GUOB, X.; CUIA, J. Degradation of phenol by a combined independent photocatalytic and electrochemical process. Chemical Engineering Journal. 2011, vol. 175 pag. 349-355.
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