AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE DIFERENTES PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS NA DEGRADAÇÃO DO CORANTE AZUL ÁCIDO 80

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Ambiental

Autores

Gonçalves, T.S. (UFPE) ; Campos, N.F. (UFPE) ; Brasileiro, W.B. (UFPE) ; Nascimento, G.E. (UFPE) ; Napoleão, D.C. (UFPE)

Resumo

O aumento da tecnologia e a capacidade dos olhos humanos em reconhecer centenas de tons de cores estimularam a criação de diferentes corantes. Estes vêm sendo encontrados na natureza, necessitando de tratamento adequado, como os processos oxidativos avançados (POA). Este trabalho teve como objetivo verificar a degradação do corante azul ácido 80 empregando diferentes tipos de POA. Ao estudar os processos de fotólise, foto-peroxidação, foto-Fenton (estes 3 com radiação UV-C) e Fenton, constatou-se que após 60 min, os POA foram eficientes, diferente do processo de fotólise. Verificou-se ainda que o processo foto-Fenton foi mais eficaz, devido a melhor degradação dos grupos cromóforos (>96%) e aromático (>74%).

Palavras chaves

Reator de bancada; Tratamento; POA

Introdução

Corantes são substâncias químicas pigmentadas que quando aplicadas a substratos lhes conferem cor. O número de aplicações de corantes aumentou após a criação de compostos sintéticos, sendo comum utilizá-los em indústrias alimentícias, farmacêuticas, têxteis, e de sanitizantes (MUTHUPRIYA et al., 2016). Devido a esta variedade de aplicações, os corantes podem ser classificados de diversas formas. No que diz respeito as classes químicas, destaca-se as antraquinonas, que são constituídas por 3 anéis aromáticos conjugados, derivados do antraceno. Corantes a base deste grupo apresentam grupos doadores de elétrons, que a depender do grau de substituição, levam a variação na coloração (KIM; CHOI, 2013, DIAZ-MUÑOZ et al., 2018). A grande preocupação em torno do uso de corantes está relacionada a sua presença em águas. Mesmo em baixas concentrações, estes compostos podem ocasionar modificações na coloração da água, causando desequilíbrio no ecossistema, que se deve, entre outros fatores ao bloqueio da luz solar. Sabe-se ainda que a contaminação por corantes é resistente aos tratamentos convencionais de efluentes, fazendo-se necessário o emprego de tratamentos alternativos como os processos oxidativos avançados (POA) (CIULLINI et al., 2008; ALMEIDA, CORSO, 2014). Os POA são tratamentos capazes de degradar poluentes orgânicos persistentes em um curto espaço de tempo, convertendo-os em água, dióxido de carbono e sais inorgânicos. Estes processos estão baseados no poder de oxidação dos radicais hidroxila (OH-), sendo comum o uso de agentes oxidantes como o peróxido de hidrogênio (BANASCHIK et al., 2018). Sendo assim, este trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência de diferentes processos oxidativos avançados na degradação do corante azul ácido 80 (AA80) em solução aquosa.

Material e métodos

Foram preparadas soluções aquosas contendo 15 mg.L^-1 do corante AA80 a fim de avaliar sua degradação via POA. Utilizou-se como reagente peróxido de hidrogênio (Química Moderna) a 100 mg.L^-1, FeSO₄.7H₂O (Vetec) como catalisador, e uma solução de H₂SO₄ 0,2 M (Dinâmica) para ajuste de pH. Desse modo, foram avaliados os seguintes POA: foto-peroxidação, Fenton e Foto-Fenton, além do processo de fotólise. Para os processos em que foi empregada radiação, utilizou-se um reator de bancada (95 cm x 23 cm x 8 cm) com radiação UV-C, composto por 3 lâmpadas, dispostas em paralelo (potência de 30 W cada, Philips), revestido com folha de alumínio (Figura 1). Para quantificar a emissão de fótons foi utilizado um radiômetro (Emporionet). Para cada ensaio foram utilizados 50 mL da solução de AA80, sendo todos realizados em triplicata. Para execução dos processos Fenton e Foto-Fenton empregou-se uma concentração de ferro de 3 mg.L^-1 e pH entre 3 e 4. A adição de H₂O₂ foi feita de três maneiras: adição total; adição de forma fracionada nos tempos de 0, 15 e 30 min; e adição fracionada em 0 e 20 min; sendo todos os ensaios realizados em um tempo total de 60 min. As amostras antes e após o tratamento foram analisadas em espectrofotômetro de UV/Vis (Thermoscientific), nos comprimentos onda de 334, 622 e 661 nm (característicos do AA80).

Resultado e discussão

Foram avaliados os POA de foto-peroxidação, Fenton e foto-Fenton; bem como o processo de fotólise, no que diz respeito a degradação do corante AA80. A emissão de fotóns medida foi de 2,71 mW.cm^-² . Na Tabela 1 estão contidos os resultados de degradação (média percentual) obtidos em cada processo. Analisando a Tabela 1 verifica-se que para a fotólise, não houve degradação efetiva do corante AA80, visto que apenas 12%, em média, de degradação foi atingida ao utilizar reator UV-C. Já a foto-peroxidação promoveu uma degradação de 72,7% para o comprimento de onda (λ) 334 nm e superior a 80% para os λ de 622 e 661 nm. De acordo com Brito e Silva (2012), a associação do peróxido de hidrogênio à radiação causa uma reação mais energética, que aumenta a geração de radicais hidroxila, conduzindo a uma maior degradação. Continuando a análise dos dados da Tabela 1 pode-se afirmar que os processos Fenton e foto-Fenton apresentaram os maiores percentuais de degradação, dentre os processos estudados. No processo Fenton, conseguiu-se degradar mais de 94% dos grupos cromóforos e mais de 72% do grupamento observado em λ = 334 nm. Resultados semelhantes foram obtidos para o processo foto- Fenton, com leve aumento do percentual de degradação de cada um dos λ monitorados. Este fato estar relacionado a presença de radiação aplicada, que contribui para a formação de radicais hidroxilas juntamente com o ferro, ocorrendo uma fotorredução dos íons férricos, regenerando os íons ferrosos. Desse modo, tem-se, muitas vezes, processos mais eficientes para degradação de contaminantes tóxicos quando em comparação com os POA somente químicos (ARAÚJO et al., 2016).

Desenho esquemático de reator UV-C (Adaptado de Charamba et al., 2018)


Percentual de degradação alcançada com os diferentes processos estudados.

Conclusões

Constatou-se que o emprego de processos oxidativos avançados foi eficiente na degradação do corante azul ácido 80. Verificou-se ainda que o sistema foto- Fenton/UV-C apresentou maior eficiência de degradação, dentre os processos estudados, atingindo 74,8% para λ = 334 nm, e de 96,7% e 97,7% para os λ de 622 e 661, respectivamente.

Agradecimentos

A FADE/UFPE e ao NUQAAPE/FACEPE.

Referências

ALMEIDA, E. J. R.; CORSO, C. R. Comparative study of toxicity of azo dye Procion Red MX-5B following biosorption and biodegradation treatments with the fungi Aspergillus niger and Aspergillus terreus. Chemosphere, v. 112, 317–322, 2014.
ARAÚJO, K.S.; ANTONELLI, R.; GAYDECZKA, B.; GRANATO, A.P.; MALPASS, G. R.P. Processos oxidativos avançados: uma revisão de fundamentos e aplicações no tratamento de águas residuais urbanas e efluentes industriais. Revista Ambiente e Água; 387-401, 2016.
BANASCHIK, R.; JABLONOWSKIA, H.; BEDNARSKIC, P.J.; KOLB, J.F. Degradation and intermediates of diclofenac as instructive example for decomposition of recalcitrant pharmaceuticals by hydroxyl radicals generated with pulsed corona plasma in water. Journal of Hazardous Materials, v. 342, 651–660, 2018.
CHARAMBA, L. V. C.; SANTANA, R. M. R. ; NASCIMENTO, G. E. ; CHARAMBA, B. V. C. ; MOURA, M. C. ; COELHO, L. C. B. B. ; OLIVEIRA, J. G. C. ; DUARTE, M. M. M. B. ; NAPOLEÃO, D. C. . Application of the advanced oxidative process on the degradation of the green leaf and purple açaí food dyes with kinetic monitoring and artificial neural network modelling. WATER SCIENCE AND TECHNOLOGY, v. 78, 1094-1103, 2018.
CIULLINI, I.; TILLI, S.; SCOZZAFAVA, A.; BRIGANTI, F. Fungal laccase, cellobiose dehydrogenase, and chemical mediators: Combined actions for the decolorization of different classes of textile dyes. Bioresource Technology, v. 99, 7003–7010, 2008.
DIAZ-MUÑOZ, G.; MIRANDA, I. L.; SARTORI, S. K.; DE REZENDE, D. C.; DIAZ, M. A. N. Anthraquinones: An Overview. Studies in Natural Products Chemistry, 313–338, 2018.
KIM, E.; CHOI, J., Synthesis of Cationized Anthraquinone Dyes and Their Dyeing Properties for meta-Aramid Fiber. Fibers and Polymers, v. 14, n.12, 2054–2060, 2013.
MUTHUPRIYA, P.; MUGILAN, M.; SIVAKUMAR, K.; Decolourization efficiency of textile dyes using peroxidase enzyme extracted from Raphanus sativus L. and its optimization studies. Internacional Journal of Current Research in Biosciences and Plant Biology, v. 3, n. 11, 79-84, 2016.