Estudo da variação da concentração de peróxido de hidrogênio na degradação do corante alimentício Amarelo Crespúsculo utilizando processo UV/H2O2 com radiação UV-C

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Ambiental

Autores

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

Resumo

As indústrias alimentícias utilizam de corantes para desenvolver atributos sensoriais aos seus produtos. Contudo, esses compostos apresentam características alergênicas, que podem causar danos à saúde humana. Assim, faz-se necessário a busca pela degradação deste poluente, uma vez que os tratamentos convencionais de efluentes só degradam essas substâncias parcialmente. Neste trabalho avaliou-se a influência da concentração de peróxido de hidrogênio na degradação do corante Amarelo Crepúsculo, utilizando o POA UV/H₂O₂ com radiação UV-C. Verificou- se que a partir de uma concentração de 30 mg·L^-1 do reagente, não há variação dos percentuais de degradação dos λ estudados (234, 314 e 482 nm). Com essa condição foi removido mais de 99% da coloração inicial.

Palavras chaves

Amarelo crepúsculo; POA; radiação UV-C

Introdução

Nas últimas décadas, a poluição ambiental por efluentes industriais tem aumentado significativamente e vem se tornando um problema ambiental (BRITO; SILVA, 2012). Várias indústrias, em especial as alimentícias, utilizam pigmentos e corantes para dar cor aos seus produtos (PICCIN et al., 2009). Contudo, esses compostos apresentam características alergênicas, podendo causar danos à saúde. Desta forma, é ambientalmente importante a remoção dos corantes dos efluentes, pois, são compostos considerados prejudiciais para a vida aquática, uma vez que dificultam a passagem de luz solar e, consequentemente, reduz as atividades fotossintéticas (GUPTA et al., 2009; SRINIVASAN et al., 2010). Efluentes que contem corantes são mais difíceis de serem tratados. Isso se deve ao fato dos corantes apresentarem baixa biodegradabilidade, forte pigmentação e elevada concentração de carga orgânica. Isto se deve ao fato de que substâncias corantes apresentam estruturas moleculares complexas, que conferem a elas estabilidade e resistência à degradação biológica (Almaguer et al., 2018). Desta forma, tendo em vista a baixa eficiência dos tratamentos tradicionais como os biológicos e físico-químicos, torna-se necessário a utilização de processos que apresentem maior eficiência de degradação dos poluentes (FIOREZE et al., 2014). Dentre as tecnologias que se tem mostrado eficazes destaca-se os processos oxidativos avançados (POA), baseiam na utilização de peróxido de hidrogênio, que atua como oxidante, sendo capaz de gerar radicais hidroxilas (BRITO; SILVA, 2012). Esses processos são capazes de converter os grupamentos recalcitrantes em água, íons inorgânicos e dióxido de carbono (ASAITHAMBI et al., 2015). O processo UV/H₂O₂ apresenta como vantagem a geração de dois radicais hidroxila. Além disso, este processo possui uma boa solubilidade do peróxido de hidrogênio em água e alta disponibilidade comercial et al., 2009). O peróxido de hidrogênio é foto-reativo na faixa de comprimento de onda que se estende de 185 a 400 nm, apresentando uma maior eficiência entre 200 e 280 nm, devido a formação do íon hidróxido (BRANDT et al.,2017). Um fator que deve ser levado em consideração é a quantidade do reagente a ser adicionado, bem como avaliar a forma com o qual o mesmo deve colocado ao longo do processo. Segundo Tiburtius et al. (2009) ao adicionar o peróxido de hidrogênio de forma fracionada ao longo do tempo de exposição à radiação, maiores percentuais de degradação são obtidos. Assim, o presente trabalho teve por objetivo, identificar a influência da concentração de peróxido de hidrogênio na degradação de solução aquosa contendo o corante alimentício Amarelo Crepúsculo utilizando ação UV/H₂O₂.

Material e métodos

Corante e reagente. O corante alimentício Amarelo Crepúsculo foi cedido pela empresa F. Trajano. O peróxido de hidrogênio (H₂O₂, 30% v/v, Química Moderna, previamente padronizado) foi utilizado com agente oxidante. Quantificação do corante. Para determinação dos comprimentos de onda característicos do corante estudado, utilizou-se um equipamento de espectrofotometria de ultravioleta/visível (UV/Vis) da marca Thermoscientific e modelo Genesys 10UV. A análise de varredura foi realizada em faixa de comprimento de onda entre 190 e 1100 nm. A quantificação do corante antes e após o processo de degradação foi realizada com base na construção de curvas analíticas para cada λ previamente determinado. A faixa de linearidade utilizada foi de 1 a 10 mg·L^-1. Após isso, o limite de detecção (LD), o limite de quantificação (LQ) e o coeficiente de variação (CV) foram determinados conforme descrito no documento do INMETRO (2016). Estudo da variação da concentração de peróxido de hidrogênio. Os ensaios de degradação foram realizados visando à determinação da concentração de peróxido de hidrogênio ([H₂O₂]) que promova uma maior degradação do corante amarelo crepúsculo, nas condições estudadas. Os experimentos foram realizados em um reator fotoquímico de bancada equipado com três lâmpadas UV-C (Philips), dispostas em paralelo, com potência de 30W cada (Figura 1). Este reator encontrava-se revestido com folha de alumínio. Para este reator foi medida a emissão de fótons utilizando radiômetro da marca Emporionet. Os ensaios foram conduzidos a 25 ± 1°C no tempo de 60 minutos, utilizando béqueres com capacidade de 100 mL, aos quais foram adicionados 50 mL da solução do corante na concentração de 10 mg·L^-1. As [H₂O₂] utilizadas no estudo foram: 10, 20, 30, 40, 50 e 60 mg·L^-1. Vale ressaltar que a adição do peróxido de hidrogênio foi realizada de forma fracionada nos tempos de 0 e 15 minutos, em quantidades iguais a metade da concentração total avaliada.

Resultado e discussão

Quantificação do corante. Os comprimentos de onda característicos (λ) observados a partir da varredura espectral estão apresentados na Figura 1A. Os λ encontrados foram de 234, 314 e 482 nm, o primeiro referente aos grupamentos aromáticos e os dois últimos aos grupamentos cromóforos presentes na estrutura do corante. A partir da construção das curvas analíticas para cada λ determinado, foram obtidos os valores dos limites de detecção (LD) e de quantificação (LQ), bem como os coeficientes de variação (CV) e de correlação (r). Constatou-se portanto, os seguintes valores: 1) LD iguais a 0,06 mg·L^-1 (234 nm), 0,09 mg·L^-1 (314 nm) e 0,06 mg·L^-1 (482 nm); 2) LQ iguais a 0,25 mg·L^-1 (234 nm), 0,33 mg·L^-1 (314 nm) e 0,24 mg·L^-1 (482 nm); 3) CV iguais a 2,23 (234 nm), 2,75 (314 nm) e 2,33 (482 nm). Com relação aos valores dos coeficientes de correlação, todos foram iguais a 0,99. Desse modo, pode-se afirmar que os valores encontrados indicam boa linearidade e precisão do método empregado, conforme INMETRO (2003) e Harris (2001). Estudo da variação da concentração de peróxido de hidrogênio. Inicialmente foi medida a emissão de fótons do reator de bancada, o qual apresentou um valor de 1,98x10^-3 W·cm^-2. Em seguida, foram avaliados os resultados dos percentuais de degradação do corante amarelo crepúsculo obtidos para cada [H₂O₂] estudado estão apresentados na Figura 2B. Nesta Figura tem-se ainda o acompanhamento para os três λ previamente identificados. De acordo com a Figura 2B, verificou-se que o aumento de [H₂O₂] contribui positivamente para a degradação do corante, nos três comprimentos de onda estudados, até a concentração de 30 mg·L^-1. A partir desta concentração, os valores dos percentuais de degradação permaneceram constantes, atingindo mais de 99% de degradação do corante em estudo. Sendo assim, esta [H₂O₂] seria a condição ótima a ser utilizada em experimentos subsequentes, nas condições estudadas. Por fim, pode-se afirmar ainda que os resultados obtidos são relevantes, uma vez que na literatura observa-se que para degradar corantes alimentícios muitas vezes faz-se necessário o uso de fotocatálise heterogênea, o que aumenta os custos do processo (ZAZOULI et al., 2017).

Desenho esquemático do reator de bancada UV-C. Fonte: Zaidan et al. (2017)


A - Espectro do corante estudado e B - Acompanhamento do % de degradação do corante amarelo crepúsculo em diferentes [H2O2]

Conclusões

O presente estudo permitiu verificar que a variação da concentração de peróxido de hidrogênio influencia na degradação do corante amarelo crepúsculo, sendo encontrada como condição ótima a [H2O2] de 30 mg·L-1, nas condições estudadas. Este estudo é de suma importância para redução de custos, com base no uso necessário do reagente sem excesso.

Agradecimentos

Os autores agradecem a empresa F. Trajano pelo fornecimento do corante, a CAPES, FADE/UFPE e NUQAAPE/FACEPE.

Referências

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