ESTUDO DA DEGRADAÇÃO DOS CORANTES AZUL REATIVO BF-5G E REMAZOL VERMELHO RB 133% EMPREGANDO PROCESSO FOTO-FENTON EM REATOR SUNLIGHT

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Ambiental

Autores

Santana, R.M.R. (UNINASSAU) ; Nascimento, G.E. (UFPE) ; Silva, H.V.C. (UFPE) ; Campos, N.F. (UFPE) ; Napoleão, D.C. (UFPE) ; Duarte, M.M.M.B. (UFPE)

Resumo

Corantes são substâncias com a propriedade de conferir cor quando aplicadas a inúmeros substratos têxteis e não têxteis. Estas substâncias têm sido encontradas em matrizes aquáticas, em águas provenientes de diferentes estações de tratamento de efluentes. Sendo assim, faz-se necessário empregar técnicas de degradação capazes de promover a degradação desses poluentes, como os processos oxidativos avançados (POA). O presente trabalho realizou o estudo da degradação dos corantes azul reativo BF-5G e remazol vermelho RB133% usando POA. Verificou-se que o processo foto-Fenton empregando radiação sunlight foi eficiente, conseguindo degradar os corantes azul reativo BF-5G e remazol vermelho RB133%, com valor superior a 98% para os 2 corantes após um período de 45 min.

Palavras chaves

Corante; Degradação; POA

Introdução

É de conhecimento mundial a crescente contaminação do meio ambiente. Diferentes poluentes persistentes têm sido estudados em matrizes aquáticas, dentre as quais se encontram os corantes. Esse tipo de composto é utilizado no Brasil para tingimento de roupas e tecidos por indústrias têxteis, gerando grandes quantidades de efluentes líquidos (VON SPERLING, 2007). Corantes são substâncias químicas que possuem a propriedade de proporcionar cor quando aplicadas a inúmeros substratos têxteis e não têxteis. Os corantes azul reativo BF-5G e remazol vermelho RB133% estão entre os mais empregados pelas lavanderias industriais; e contribuem com cerca de 25% do mercado de corante total, gerando um grande volume de efluente de cor forte e natureza não biodegradável (CERVELIN, 2010; TANYILDIZI, 2011). Dentre os processos empregados nas estações de tratamento de efluentes (ETE) em indústrias têxteis estão os físico-químicos e biológicos. Contudo, os corantes reativos são persistentes quanto à remoção da cor, fazendo com que o efluente gerado apresente uma coloração acentuada. Tratamentos convencionais removem uma parcela dos corantes, formando subprodutos que apresentam uma toxicidade mais elevada do que os contaminantes originais (ALI; HAMEED; AHMED, 2009). Tendo em vista a necessidade de processos mais eficientes para o tratamento de efluentes, que sejam capazes de degradar e mineralizar os poluentes considerados persistentes e refratários, são empregados os processos oxidativos avançados (POA). Dentre os POA estão Fenton, foto-Fenton, e UV/H2O2, que têm se mostrado eficientes na degradação de diferentes compostos, como corantes têxteis (LIMA; ALMEIDA; PAULA, 2016). O presente trabalho avaliou a degradação dos corantes azul reativo BF-5G e remazol vermelho RB133% usando POA.

Material e métodos

Preparação da amostra: Foi preparada uma solução aquosa com água destilada contaminada com 50 mg·L-1 de cada corante em estudo, sendo eles: azul reativo BF-5G (AR) e remazol vermelho RB133% (RV). Análise por espectrofotometria de ultra-violeta/visível (UV/VIS): Primeiro foi verificado o comprimento de onda de maior absorbância para cada um dos corantes analisados. Em seguida, foi realizada a quantificação dos compostos antes e após o processo de degradação com base na construção de duas curvas analíticas numa faixa linear de concentração de 2 a 100 mg·L-1 utilizando o equipamento espectrômetro UV-Visível (THERMOSCIENTIFIC). O limite de detecção (LD) foi determinado usando a relação entre estimativa do desvio padrão e inclinação da curva (LD = 3,3∙(s/S)). Degradação dos corantes empregando POA: Realizou-se um estudo preliminar para verificar dentre 4 diferentes tipos de POA qual apresentava maior eficiência na degradação dos corantes em questão. Esse estudo inicial avaliou os seguintes POA: Fenton, fotólise, UV/H2O2 e foto-Fenton. Nessa etapa cerca de 500 mL da solução contendo os 2 corantes foi degradada utilizando reator de bancada de luz solar (300W, com emissão de fótons de 4x106 W·m-2) por 45min, exceto o processo Fenton em que não se emprega radiação. Planejamento fatorial: Com base no POA que se mostrou mais eficiente no estudo preliminar, passou-se a uma análise detalhada empregando um planejamento fatorial 23 com ponto central (em triplicata), em 2 níveis, totalizando 11 experimentos. As variáveis e os níveis estudados na degradação dos compostos foram: pH (3-4; 4-5; 5-6), [Fe] (5; 7,5; 10 mg·L-1) (a partir de FeSO4.7H2O (Vetec)) e [H2O2] (150; 300; 450 mg·L-1) (Química Moderna). Para tal estudo, cerca de 50 mL da solução contendo os corantes foram degradados.

Resultado e discussão

Os comprimentos de onda de máxima absorbância foram determinados para os corantes AR (621nm) e RV (515nm). Foram construídas curvas analíticas (2 a 100mg·L-1) e os coeficientes de correlação foram de 0,999 para ambos, o que indica a linearidade das curvas já que r > 0,995 (INMETRO, 2011). O LD para AR=2,64 mg·L-1 e RV=1,79 mg·L-1. Sendo o método confiável, passou-se a degradação empregando diferentes POA. Para a fotólise e o Fenton não houve degradação dos compostos. Já o foto-Fenton promoveu a degradação de 99,06% do AR e 98,34% do RV. A análise do planejamento fatorial foi realizada com resultados contidos na Tabela 1. Os efeitos dos fatores e as suas interações foram calculados com o Statistica 6.0. As cartas de Pareto (Figura 1) permitiram verificar que para o AR foram estatisticamente significativos para 95% de confiança todos os efeitos principais e as interações [H2O2]-pH e [Fe]-pH. O efeito principal [H2O2] foi positivo, indicando uma maior degradação com seu aumento; para os efeitos principais [Fe] e pH os valores foram negativos, tendo uma maior degradação dos corantes nos menores níveis. Para o RV todos os efeitos principais e de interação foram significativos, sendo as melhores condições: [H2O2]=450 mg·L-1, [Fe]=5 mg·L-1 e pH entre 3-4. Foram construídos os gráficos de superfície e observada uma maior degradação para o maior nível de [H2O2] e menor de pH (Figura 2A), o que também é observado para os menores níveis de pH e [Fe] (Figura 2B). Da Figura 2C tem-se que ao combinar o maior nível de [H2O2] com o menor nível de [Fe] alcança-se maior degradação; na Figura 2D o mesmo resultado foi obtido ao conjugar os menores níveis de [Fe] e pH. Na Figura 2E verificou-se que a combinação entre maior [H2O2] e menor pH proporcionou maior degradação de RV.

A) Resultados dos ensaios do planejamento fatorial 23 com ponto central em triplicata. B) Carta de Pareto para degradação do corante AR; C) do corante


Superfícies de resposta das interações para o corante AR: A) pH-H2O2; B) pH-Ferro e para o corante RV: C) Ferro-H2O2; D) pH-Ferro; E) pH- H2O2.

Conclusões

O presente trabalho verificou que o foto-Fenton empregando radiação sunlight foi eficiente na degradação dos corantes azul reativo BF-5G e remazol vermelho RB133%, com remoção superior a 98% para os 2 corantes após 45 min. A análise estatística empregando técnica de planejamento de experimentos indicou que as melhores condições de trabalho foram: [H2O2] = 450 mg·L-1, [Ferro] = 5 mg·L-1 e pH entre 3 e 4.

Agradecimentos

A FACEPE/NUQAAPE.

Referências

1. ALI, N.; HAMEED, A.; AHMED, S. Physicochemical characterization and Bioremediation perspective of textile effluent, dyes and metals by indigenous Bacteria. Journal of Hazardous Materials, v. 164, n. 1, p. 322–328, 2009.
2. INMETRO - Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial - DOQ-CGCRE-008: Orientações sobre Validação de Métodos Analíticos. Rev. 04, 2011. 20 p.
3. CERVELIN, P. C. Avaliação da remoção do corante comercial reativo azul 5G utilizando macrófita Salvínia sp. Dissertação, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade do Oeste do Paraná, 2010.
4. LIMA, D. R. S.; ALMEIDA, I. L. A.; PAULA, V. Degradação do corante azul reativo 5G pelo processo oxidativo avançado UV/H2O2. Exacta. v. 9, n. 2, p. 101-109, 2016.
5. TANYILDIZI, M. Ş. Modeling of adsorption isotherms and kinetics of reactive dye from aqueous solution by peanut hull. Chemical Engineering Journal, v.168, p.1234–1240, 2011.
6. VON SPERLING, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. In: VON SPERLING, M (Org.). Princípios do tratamento biológico de águas residuárias, v. 1. 3. ed. Belo Horizonte: DESA, UFMG, 2007. 456p.