Avaliação da eficiência do processo foto-Fenton empregando reatores de bancada UV-C e sunlight frente a degradação de solução aquosa contendo corantes vermelho reativo 195 e preto direto 22

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Ambiental

Autores

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

Resumo

Diante da contaminação ambiental, sabe-se que a indústria têxtil contribui significativamente, gerando grande volume de efluente com alta carga orgânica e intensa coloração. A presença de cor nos corpos aquáticos pode provocar poluição visual e causar interferência substancial no que tange à atividade fotossintética do meio. O tratamento convencional de efluentes têxteis apresenta limitações quanto a substâncias não facilmente degradáveis, sendo necessário tratamentos mais efetivos, como os processos oxidativos avançados. Este trabalho teve por objetivo avaliar a degradação via foto-Fenton de solução aquosa contendo corantes têxteis vermelho reativo 195 e preto direto 22. Constatou-se melhores resultados ao empregar radiação sunlight, atingido níveis de remoção de cor maiores que 90%.

Palavras chaves

Corante têxtil; Foto-Fenton; Radiação sunlight

Introdução

A poluição dos corpos hídricos a partir do lançamento de efluentes industriais ganhou notoriedade desde que o fenômeno da contaminação ambiental tornou-se assunto de crescente interesse (ARAÚJO; YOKOAMA; TEIXEIRA, 2006). Nesse contexto, a indústria têxtil merece destaque uma vez que é responsável pela geração de grandes quantidades de efluentes líquidos. Estes são constituídos por substâncias heterogêneas, em sua maioria compostos orgânicos, como é o caso dos corantes, que apresentam baixa biodegradabilidade (LIMA; ALMEIDA; PAULA, 2016). Estudos com relação à eliminação de contaminantes persistentes têm se mostrado importantes já que técnicas de remediação baseadas em sistemas convencionais de tratamento não se mostram eficazes. Deste modo, são empregados tratamentos complementares mais efetivos, como por exemplo, os processos oxidativos avançados (POA) que tem se consolidado como uma alternativa de tratamento em potencial, em razão da sua efetiva capacidade de degradação e mineralização, sendo utilizados para eliminação de compostos orgânicos não biodegradáveis (MARÍN, 2015; RIBEIRO, 2011; NAPOLEÃO et al., 2013). Os POA são tecnologias capazes de mineralizar substâncias orgânicas por meio de reações químicas intermediadas por radicais hidroxilas, gerados por um forte agente oxidante, na presença ou não de fonte de irradiação. Dentro desse contexto, tem merecido destaque os processos do tipo foto-Fenton, que combina H2O2, radiação ultravioleta(UV) e íons ferroso (RIBEIRO, 2011). Sendo assim, neste trabalho foi avaliada a capacidade de degradação do sistema foto-Fenton frente a uma solução aquosa contendo os corantes vermelho reativo 195 e preto direto 22. Este trabalho realizou um estudo comparativo entre 2 reatores de bancada empregando radiação UV-C e sunlight.

Material e métodos

Preparação da amostra: Foi preparada uma solução aquosa com água destilada (V = 2L) contaminada com 0,1g de cada corante em estudo, sendo eles: vermelho reativo 195 (VR) e preto direto 22 (PD). Estes corantes foram analisados por espectrofotometria de ultravioleta/visível (UV/vis), nos comprimentos de onda característicos para os corantes analisados (VR: 218, 290 e 544nm; PR: 476nm) nos quais foram construídas as 4 curvas analíticas. A faixa linear de concentração empregada para cada uma das curvas foi de 2 a 100 mg·L-1. Determinou-se os limites de detecção (LD) e de quantificação (LQ) após análise de 10 soluções com o menor ponto da curva, usando as Equações 1 e 2. LD = Xmed + (tn-1 * σ) (1) LQ = Xmed + (10 * σ) (2) Onde, Xmed é a média das 10 replicatas de 2mg/L, tn-1 o valor de t de Student e σ o desvio-padrão. A etapa de degradação dos corantes empregando POA foi realizada em 2 reatores de bancada equipados um com lâmpada sunlight e outro com 3 lâmpadas UV-C dispostas em paralelo. Inicialmente, foi realizada a medida da emissão de fótons para cada um dos reatores antes e após revestimento com folha de alumínio. Para verificação da melhor condição para o processo foto-Fenton foram realizados 4 experimentos, mantendo-se constante a [Ferro] em 5mg/L para 1h. Na Tabela 1 tem-se as demais variáveis. O ferro utilizado nos experimentos foi obtido a partir do FeSO4.7H2O (Vetec) e o H2O2 (Química Moderna) foi padronizado, para verificar a pureza deste reagente. Vale ressaltar que o ajuste do pH foi realizado com H2SO4 0,1M.

Resultado e discussão

Inicialmente construiu-se as 4 curvas analíticas para cada um dos comprimentos de onda dos corantes em estudo. Logo após foram determinados para cada uma delas os valores de LD e LQ, respectivamente: λ= 218nm (2,77; 3,77 mg/L), λ= 290nm (2,01; 2,53 mg/L), λ= 476nm (2,43; 3,13 mg/L), λ= 544nm (2,24; 2,43 mg/L). Em seguida, passou-se a etapa de degradação dos corantes empregando processo foto-Fenton em reatores de bancada. Mediu-se a emissão de fótons de cada reator antes e após revestimento com folha de alumínio, verificando um aumento de 17,7% para o reator com lâmpada sunlight e 27,3% para o UV-C. Desse modo, optou-se por trabalhar com ambos os reatores revestidos, uma vez que foi observado um aumento considerável da emissão de fótons de ambos. Os resultados dos experimentos mencionados na Tabela 1 (material e métodos) estão apresentados na Figura 1, em que se pode constatar que o reator sunlight (Fig.1-A) conseguiu promover uma remoção da cor análoga ao UV-C (Fig.1-B). Contudo, pode-se observar ainda que para λ= 218 e 290 nm, uma maior eficiência foi verificada para o reator sunlight. Desse modo, passou- se a uma análise mais detalhada dos experimentos realizados neste reator. Verificou-se que ao ajustar o pH da solução aquosa(5-6) para o pH específico da reação Fenton(3-4) (Martins et al, 2011) observou-se uma maior degradação dos compostos, sobretudo nos comprimentos de ondas característicos dos anéis aromáticos (218 e 290 nm). No que tange a variação da [H2O2] verificou-se que ao empregar 300mg/L conseguiu-se maior percentual de degradação, sobretudo quando não se ajustou o pH. Desse modo, pode-se afirmar que o reator sunlight apresentou os melhores resultados, sendo possível aumentar a eficácia do POA ao realizar o ajuste do pH (3-4) e empregar uma [H2O2]=300mg/L.

Análise comparativa da radiação empregada e da faixa de pH utilizada para o processo foto-Fenton na degradação dos corantes em estudo.


Descrição dos experimentos realizados para o processo foto-Fenton empregando radiação sunlight e UV-C

Conclusões

Neste trabalho concluiu-se que o sistema foto-Fenton apresentou-se como alternativa eficiente no tratamento de soluções aquosas com corantes têxteis. Os elevados níveis de remoção de cor obtidos ao utilizar os dois reatores de bancada mostraram-se satisfatórios, ao realizar estudo comparativo entre as duas emissões de radiação. Constatou-se eficiência análoga para a descoloração (λ=476; 544nm), contudo a radiação sunlight alcançou melhores resultados em 218/290 nm, sendo mais adequada. Os melhores níveis de remoção de cor foram alcançados para uma [H2O2]= 300mg/L e pH= 3-4.

Agradecimentos

Ao NUQAAPE/FACEPE.

Referências

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LIMA, D. R. S.; ALMEIDA, I. L. A.; PAULA, V. I. Degradação do corante Azul Reativo 5G elo processo oxidativo avançado UV/H2O2. E-Xacta, v. 9, n. 2, p. 101-109, 2016.

MARÍN, S. L. A. Remoção dos corantes têxteis C.I. Reactive Blue 203 e C.I. Reactive Red 195 mediante o uso de bagaço de maçã como adsorvente. 2015. 153 f. Trabalho de conclusão de curso (Dissertação) – Curso de Tecnologia de Processo químicos e bioquímicos, Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, Paraná, 2015.

MARTINS, L. M.; SILVA, C.E.; MOITA NETO, J. M.; LIMA, A. S.; MOREIRA, R. F. P. M. Aplicação de Fenton, foto-Fenton e UV/H2 O2 no tratamento de efluente têxtil sintético contendo o corante Preto Biozol UC. Revista de Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 16, n. 3, p. 261-270, 2011.

NAPOLEÃO, D. C. BRANDÃO, Y. B. BENACHOUR, M.; SILVA, V. L. Estudo do processo Foto-Fenton para tratamento de fármacos: otimização e modelagem cinética. Scientia Plena, v. 9, n. 9, 2013.

RIBEIRO, J. P. Estudo da otimização do processo UV/H2O2 para degradação do corante remazol vermelho RB 133%. 2011. 109 f. Trabalho de conclusão de curso (Dissertação) – Curso de Engenharia Civil, Universidade Federal do Ceará – UFC, Ceará, 2011.