Degradação do azo corante Cinza Reativo BF-2R usando processo foto-Fenton com radiação UV-C
ISBN 978-85-85905-23-1
Área
Ambiental
Autores
Silva, P.K.A. (UFPE) ; Nascimento, G.E. (UFPE) ; Oliveira, M.A.S. (IFPE) ; Cavalcanti, V.O.M. (UFPE) ; Santana, R.M.R. (UFPE) ; Silva, J.C. (UFPE) ; Duarte, M.M.M.B. (UFPE) ; Napoleão, D.C. (UFPE)
Resumo
Neste trabalho, investigou-se a degradação do azo corante cinza reativo BF- 2R usando processo foto-Fenton com radiação UV-C. Foi realizada uma varredura para determinação do comprimento de onda de máxima absorbância (λmáx) do corante. As variáveis estudadas foram concentração de H2O2, concentração de ferro e pH. Para tal foi realizado um planejamento fatorial 23 com ponto central em triplicata e determinada a melhor condição de trabalho. A significância dos efeitos foi calculada com auxílio do software Statistica 8.0. O λmáx obtido foi de 598 nm. Verificou-se que nas condições ideais das variáveis empregadas no processo atingiu-se mais de 91% de degradação para os λ estudados.
Palavras chaves
Corante cinza reativo BF-; Foto-Fenton; Planejamento fatorial
Introdução
Os corantes azo são espécies químicas recalcitrantes, que apresentam efeitos carcinogênico e alergênico, atuando como principal resíduo encontrado no efluente têxtil (DELLAMATRICE et al., 2017). A presença de cor em corpos de água pode afetar a penetração de luz e o oxigênio disponível (ROSU et al., 2018). Como os processos convencionais de tratamento geralmente não são suficientes para degradar corantes azo, alternativas de tratamento devem ser estudadas (ALMAGUER et al., 2018). Neste contexto, os processos oxidativos avançados (POA) vêm se destacando como uma das tecnologias capazes de promover a degradação de poluentes orgânicos persistentes (RASHIDI et al., 2014). Dentre os POA, o foto-Fenton é considerado um processo consolidado e o mais utilizado para geração de radicais hidroxila (BRITO e SILVA, 2012). Vários azo corantes como azul reativo e remazol vermelho RB (SANTANA et al., 2017), azul direto 71 (ERTUGAY e ACAR, 2017) e carmoisine (SOHRABI et al., 2017) foram descoloridos em soluções aquosas pelos processos Fenton e foto-Fenton. Um estudo das variáveis envolvidas nos POA, como [H2O2], [Fe] e pH da solução, é necessário para garantir uma degradação mais eficiente desses compostos, podendo ser avaliado de forma univariada (CETINKAYA et al., 2018). No entanto, caso exista efeito de interação entre as variáveis uma alternativa é o uso de ferramentas estatísticas, como planejamento fatorial, que permite uma análise simultânea dessas variáveis (SANTIAGO et al., 2018). Neste contexto, o objetivo deste estudo foi determinar as condições de trabalho ao avaliar as variáveis [H2O2], [Fe] e pH na degradação do corante cinza reativo BF-2R utilizando processo foto-Fenton.
Material e métodos
Corante e reagentes O corante cinza reativo BF-2R foi fornecido pela empresa Texpal. O sulfato ferroso heptahidratado (FeSO4·7H2O, 99,98% de pureza, Vetec) foi utilizado como fonte de ferro e o peróxido de hidrogênio (30% v/v, Química Moderna) como agente oxidante. O pH das soluções foi ajustado com HCl 0,1 mol·L-1 (Merck) com auxílio de papel indicativo de pH. Avaliação do comprimento de onda e medição da degradação do corante Para obtenção do comprimento de onda de máxima absorbância (λmáx) do corante foi realizado um scan de uma solução de 50 mg·L-1 na faixa de 190-1100 nm em espectrofotômetro UV-visível (Thermoscientific). Para quantificação do corante foi construída curva analítica na faixa de concentração de 2 a 100 mg·L-1 e determinados os limites de detecção (LD) e quantificação (LQ), os coeficientes de variação (CV) e regressão (R2), conforme INMETRO (2016). Planejamento fatorial Um planejamento fatorial 23 com ponto central em triplicata foi realizado para avaliar as influências das variáveis: [H2O2] (100; 150 e 200 mg·L-1), [Fe] (1; 3 e 5 mg·L-1) e pH (3-4, 4-5 e 5-6) e definir as condições ideais de degradação, nos níveis estudados. Os experimentos foram conduzidos durante 60 minutos, usando-se 50 mL da solução do corante (50 mg·L-1). A resposta utilizada para avaliar a eficiência do processo empregado foi o percentual de degradação. Os cálculos dos efeitos dos fatores e das interações entre eles com seus respectivos erros-padrão foram realizados segundo Barros Neto et al. (2007), usando o software Statistica 8.0.
Resultado e discussão
Avaliação do λ e medição da degradação do corante O λmáx
referente ao grupamento cromóforo obtido a partir da varredura foi de 598
nm. A partir da construção da curva analítica, os valores encontrados de LD,
LQ, CV e R2 foram de 0,12 mg·L-1; 0,45
mg·L-1; 1,91 e 0,999, respectivamente. Estes valores indicam boa
linearidade e precisão do método, conforme INMETRO (2003) e Harris (2001).
Planejamento fatorial Os efeitos principais e de interação com seus
respectivos erros padrão foram calculados com um nível de confiança de 95%.
A carta de Pareto está apresentada na Figura 1, a qual mostrou que todos os
efeitos principais e de interação foram estatisticamente significativos,
sendo necessária a análise das variáveis em conjunto. Os efeitos que são
considerados estatisticamente significativos correspondem às barras que se
estendem além da linha p = 0,05.
Então, para uma melhor compreensão dos efeitos de cada uma dessas variáveis,
foram geradas as superfícies de resposta (Figura 2). A análise das Figuras
2A e 2B indica que para o menor nível de pH independente do nível da [Fe] e
[H2O2], são alcançados níveis mais altos de degradação
do corante. Já pela Figura 2C, resultado semelhante é obtido quando se
combinam os menores níveis de [Fe] e [H2O2].
Assim, pode-se afirmar que uma maior degradação do corante é alcançada
quando se combina os níveis mais baixos de todas as variáveis estudadas (pH
entre 3 e 4, [Fe] = 1 mg·L-1 e [H2O2] = 100
mg·L-1). Nascimento et al. (2018) também verificou estes
níveis na degradação da mistura dos corantes Remazol Amarelo Ouro RNL-150% e
Turquesa Reativo Q-G125 utilizando processo POA foto-Fenton.
Gráfico de Pareto. Erro puro = 0,004.
Superfícies de resposta. A –pHvs [Fe]; B –pHvs [H2O2] e C –[Fe] vs [H2O2].
Conclusões
O presente trabalho permitiu verificar que o processo foto-Fenton empregando radiação UV-C foi eficiente na degradação do corante têxtil cinza reativo BF- 2R. A melhor condição de trabalho foi obtida ao empregar pH entre 3 e 4, [Fe] = 1 mg·L-1 e [H2O2] = 100 mg·L-1, com % de degradação de 99%.
Agradecimentos
Os autores agradecem a empresa Texpal pelo fornecimento do corante, a CAPES, a FADE/UFPE e NUQAAPE/FACEPE.
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