Degradação dos azo corantes têxteis Remazol Amarelo Ouro RNL-150% e Turquesa Reativo Q-G125 usando processos oxidativos avançados

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Ambiental

Autores

Nascimento, G.E. (UFPE) ; Silva, P.K.A. (UFPE) ; Oliveira, M.A.S. (IFPE) ; Cavalcanti, V.O.M. (FACULDADE DOS GUARARAPES) ; Ribeiro, B.G. (UFPE) ; Silva, J.C. (UFPE) ; Santana, R.M.R. (UFPE) ; Napoleão, D.C. (UFPE) ; Duarte, M.M.M.B. (UFPE)

Resumo

Neste trabalho foi estudada a degradação da mistura dos azo corantes Remazol Amarelo Ouro RNL-150% e Turquesa Reativo Q-G125 utilizando os processos oxidativos avançados(POA) UV/H2O2, Fenton e foto-Fenton, além do processo de fotólise direta,com o uso de radiações sunlight e UV-C. Foramencontrados os comprimentos de onda característicos (λ) dos corantes, construídas curvas analíticas e determinados os valores dos limites de detecção e quantificação e do coeficiente de variação, que indicaram que o método é linear epreciso. A partir da avaliação dos POA, verificou-se que o processo foto-Fenton utilizando radiação UV-C foi o mais eficiente nas condições estudadas, apresentando percentual de degradação maior que 91% para todos os λ estudados.

Palavras chaves

Azo Corantes; Efluente têxtil; POA

Introdução

As águas residuais deindústria têxtil são caracterizadas por apresentar uma forte coloração devido ao uso de corantes, dentre os quais os corantes azo são os mais utilizados. O descarte de efluentes contendo esses compostos sem o devido tratamento causa impacto negativo no meio ambiente (ALMAGUER et al., 2018). Os corantes que possuem um ou mais grupos azo (-N=N-) são tóxicos, carcinogênicos e de natureza mutagênica (SARANRAJ et al., 2013). Estes corantes são difíceis de remover por meio de métodos convencionais (físico- químicos e biológicos); e os subprodutos formados às vezes apresentam toxicidade (ARIYANTI et al., 2018). Neste contexto, os processos oxidativos avançados (POA) vêm se destacando como tecnologias de tratamento de efluentes para a remoção de poluentes orgânicos de efluentes industriais (FAHIMIRAD et al., 2017). Segundo Asaithambi et al. (2015), os POA podem romper as ligações presentes nas moléculas dos corantes, convertendo os grupamentos recalcitrantes em dióxido de carbono, água e íons inorgânicos. Lima et al. (2016) avaliaram a aplicação do processo UV/H2O2 na degradação do azo corante têxtil Azul Reativo 5G em condições otimizadas na presença de peróxido de hidrogênio e radiação ultravioleta, sendo observada uma descoloração na ordem de 91,8%. Sreeja e Sosamony (2016) utilizaram o processo foto-Fenton para investigar o tratamento de águas residuais têxteis sintéticas, atingindo 82% de remoção da cor. Já Ertugay e Acar (2017) investigaram a degradação do Azul Direto 71 pelo processo Fenton e obtiveram 94% de remoção. O presente estudo foi desenvolvido com a finalidade de avaliar a eficiência dos POA na degradação da mistura dos azo corantes têxteis Remazol Amarelo Ouro 150% e Turquesa Reativo Q-G 125.

Material e métodos

Corantes e método analítico Os corantes têxteis Remazol amarelo ouro RNL-150% e Turquesa reativo Q-G125 foram fornecidos pelas empresas DyStar e Texpal, respectivamente. Para determinação dos comprimentos de onda (λ) característicos de cada corante estudado, utilizou-se um espectrofotômetro de ultravioleta/visível (marca Thermoscientific, modelo Genesys 10S) operando em faixa de comprimento de onda entre 190 e 1100 nm. A quantificação dos compostos antes e depois do processo de degradação foi realizada com base na construção de curvas analíticas (para cada λ selecionado), com faixa de concentração de 2 a 100 mg.L-1. Em seguida, os limites de detecção (LD) e de quantificação (LQ) e o coeficiente de variação (CV) foram determinados conforme INMETRO (2016). Avaliação da degradação por diferentes processos e radiações Para identificação do tipo de processo oxidativo avançado (POA) que apresenta maior eficiência de degradação da mistura dos corantes em estudo, foram testados os processos:UV/H2O2, Fenton e foto-Fenton, bem como o processo de fotólise. Os ensaios de degradação foram realizado sem reatores fotoquímicos de bancada, o primeiro empregando lâmpada sunlight (OSRAM) com potência de 300W e o segundo equipado com três lâmpadas UV-C (PHILIPS), dispostas em paralelo, com potência de 30W cada uma. Baseado em estudo preliminar, os ensaios foram realizados nas seguintes condições: concentração de ferro ([Fe]) de 5 mg/L, concentração de peróxido de hidrogênio ([H2O2]) de 50 mg/L, pH entre 5 e 6 (solução natural) e um tempo de exposição à radiação de 1 hora. Para a realização dos experimentos, foram utilizados béqueres com capacidade de 100 mL, aos quais foram adicionados 50 mL da mistura na concentração de 50 mg/L de cada corante.

Resultado e discussão

Método analítico Os comprimentos de onda característicos (λ) observados a partir da varredura espectral estão apresentados na Figura 1a. Pode-se verificar que os λ encontrados (411, 625 e 661 nm) são referentes aos grupos cromóforos presentes nas estruturas dos corantes. A partir da construção das curvas para cada λ foram obtidos os valores dos limites de detecção (LD) e de quantificação (LQ), bem como os coeficientes de variação (CV) e de correlação (r), sendo apresentados na Figura 1b. Os resultados mostraram que os valores de r foram superiores a 0,99, indicando uma boa linearidade do método, conforme INMETRO (2003). Os valores de CV foram menores que 2,0% o que mostra uma boa precisão da metodologia empregada, pois, segundo Harris (2001), quanto menor o valor de CV, mas precisa será a série de medidas. Avaliação da degradação por diferentes POA e radiações Os processos de fotólise e UV/H2O2 não foram capazes de degradar os corantes estudados, obtendo valores menores que 5%. Os melhores resultados obtidos foram para os processos que utilizaram ferro (Fenton e foto-Fenton), os quais estão apresentados na Tabela 1. De acordo com a Tabela 1, verificou-se que o processo Fenton foi pouco eficiente na degradação da mistura dos corantes. Comparando o processo foto- Fenton utilizando as radiações UV-C e sunlight, este último obteve maiores percentuais de degradação. Santana et al. (2017) também verificou que os processos Fenton e foto-Fenton foram mais eficientes na degradação dos corantes azul reativo BF-5G e remazol vermelho RB 133%.

A - Espectro da mistura dos corantes e B - Parâmetros das curvas analíticas para cada λ identificado.


Percentuais de degradação da mistura para os processos Fenton e foto-Fenton.

Conclusões

O presente estudo permitiu verificar que o sistema foto-Fenton utilizando as radiações UV-C e sunlight foram eficientes na degradação dos azos corantes em estudo. Observou-se ainda uma maior eficiência (> 91%) na degradação de uma solução aquosa contendo a mistura dos corantes têxteis Remazol Amarelo Ouro RNL-150% e Turquesa Reativo Q-G125 para o sistema foto-Fenton/sunlight.

Agradecimentos

Os autores agradecem as empresas Texpal e DyStar pelo fornecimento dos corantes, a CAPES, FADE/UFPE e NUQAAPE/FACEPE.

Referências

ALMAGUER, M.A.;CARPIO, R.R.;ALVES, T.L.M.;BASSIN, J.P. Experimental study and kinetic modelling of the enzymatic degradation of the azo dye Crystal Ponceau 6R by turnip (Brassica rapa) peroxidase. Journal of Environmental Chemical Engineering, v.6, n.1, 610-615, 2018.
ARIYANTI,D.;MAILLOT, M.; GAO, W. Photo-assisted degradation of dyes in a binary system using TiO2 under simulated solar radiation. Journal of Environmental Chemical Engineering, v.6, n.1, 539-548, 2018.
ASAITHAMBI, P.;SARAVANATHAMIZHAN, R.;MATHESWARAN, M. Comparison of treatment and energy efficiency of advanced oxidation processes for the distillery wastewater. International Journal of Environmental Science and Technology, v.12, n.7, 2213-2220, 2015.
ERTUGAY, N.;ACAR, F.N. Removal of COD and color from Direct Blue 71 azo dye wastewater by Fenton’s oxidation: Kinetic study. Arabian Journal of Chemistry,v.10, S1158-S1163, 2017.
FAHIMIRAD, B.; ASGHARI, A.; RAJABI, M. Photo-degradation of basic green 1 and basic red 46 dyes in their binary solution by La2O3-Al2O3nanocomposite using first-order derivative spectra and experimental design methodology. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, v.179, 58-65, 2017.
HARRIS, D. C. Análise química quantitativa. LTC, Rio de Janeiro, 2001.
INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, QUALIDADE E TECNOLOGIA – INMETRO. Orientação sobre validação de métodos de ensaios químicos, 2003 http://www.inmetro.gov.br/Sidoq/Arquivos/CGCRE/DOQ/DOQ-CGCRE-8_01.pdf Acessado em 07 de Junho de 2018.
INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, QUALIDADE E TECNOLOGIA – INMETRO. Orientação sobre validação de métodos analíticos, 2016. http://www.inmetro.gov.br/Sidoq/Arquivos/CGCRE/DOQ/DOQ-CGCRE-8_05.pdf. Acessado em 07 de Junho de 2018.
LIMA, D. R. S.; ALMEIDA, I. L. A.; PAULA, V. Degradation of the blue 5G reactive dye by the UV/H2O2 advanced oxidative process. E-xacta, v.9, n.2, 101-109, 2016.
SANTANA, R. M. R.; NASCIMENTO, G. E.; NAPOLEÃO, D. C.; DUARTE, M. M. M. B. Degradation and kinetic study of Reactive blue BF-5G and Remazol red RB 133% dyes using Fenton and photo-Fenton process. Revista Eletrônica em Gestão, Educação e Tecnologia Ambiental, v.21, n.2, 104-118, 2017.
SARANRAJ, P. Bacterial biodegradation and decolourization of toxic textile azo dyes. African Journal of Microbiology Research, v.7, n.30, 3885-3890, 2013.
SREEJA, P. H.;SOSAMONY, K. J. A Comparative Study of Homogeneous and Heterogeneous Photo-Fenton Process for Textile Wastewater Treatment. Procedia Technology, v.24, 217-223, 2016.