ÁREA
Química Ambiental
Autores
Santos, D.M. (UFPE) ; Marques, E.H.O. (UFPE) ; Aquino, R.V.S. (UFSC) ; Medeiros, H.H.S. (UFPE) ; Silva, M.G.N. (UFPE) ; Rocha, O.R.S. (UFPE)
RESUMO
A descarga de corantes em corpos d’água causa sérios problemas ao meio ambiente e por isso há a necessidade da utilização de técnicas para tratar os efluentes. Uma das técnicas que vem sendo utilizadas nos últimos tempos para o tratamento de contaminantes denomina-se Processos Oxidativos Avançados (POAs) que podem alcançar alta degradação através da produção de radicais com alto potencial oxidante. O objetivo do presente trabalho foi estudar a degradação de efluente têxtil sintético por meio de processo do tipo foto-Fenton utilizando os oxidantes peróxido de hidrogênio (HP) e persulfato de sódio (SP) sob radiação UV. Testes foram feitos comparando os processos Fenton e foto-Fenton com o uso de oxidantes individuais e combinados.
Palavras Chaves
Degradação de Corantes; Efluente Têxtil ; Estudo Sinérgico
Introdução
O descarte de corantes diretamente nos corpos d'água receptores geram efeitos severos e tóxicos para a vida aquática e produzem impactos negativos ao meio ambiente. A presença de resíduos de corantes causa alteração de cor nos corpos d’água, tornando-os esteticamente inaceitáveis e podem também reduzir a penetração da luz solar, afetando a atividade fotossintética e pode assim esgotar o oxigênio dissolvido na água. Além disso, devido às propriedades cancerígenas e mutagênicas desses compostos, eles representam sérios riscos à saúde (MCYOTTO et al. 2021). Devido aos impactos ambientais causados pela descarga desses efluentes, surge a necessidade da utilização de técnicas para o seu devido tratamento. Os Processos de Oxidação Avançada (POAs) têm demostrado efeitos satisfatórios, podendo alcançar degradação parcial ou mineralização de moléculas orgânicas por meio da produção de radicais com alto potencial oxidante. Geralmente radicais hidroxila (•OH, E 0 = 1,9-2,7 eV) são gerados nesses processos, mas os radicais sulfato (SO4• - , E 0 = 2,5–3,1 eV) têm sido também amplamente estudados (SADEGHI RAD et al. 2020). Comumente, as fontes mais utilizadas para se obter SO4•- são o Persulfato de sódio (SP) e o Peroximonosulfato de potássio (PPM), e para obtenção do •OH é o Peróxido de Hidrogênio (HP). Dentre os POAs, a tecnologia de ativação de radical por meio de íons ferro e radiação ultravioleta é conhecido por Fenton, método que têm sido utilizados amplamente para purificação de água residual há muitas décadas (LIU et al. 2017). Este processo possui alta capacidade de degradação, condições de reação moderadas e operação simplificada. O processo Fenton se baseia geração de radicais •OH e outras espécies reativas de oxigênio (ROS) pela reação de Fe 2+ com HP (YE et al. 2021). Radicais sulfato também podem ser formados pelo processo Fenton a partir de persulfato. Ambos os radicais •OH e SO4• - possuem alto potencial de oxidação (2.8V e 2.5-3.1V, respectivamente) porém apresentam diferenças significativas, como por exemplo, o SO4• - tem uma vida útil maior (30-40 μs) do que o •OH (20 ns), e se tratando de águas residuais com múltiplos poluentes, o •OH possui menor seletividade do que SO4• - . Assim, a combinação desses radicais pode proporcionar vantagens na degradação de contaminantes por um processo do tipo foto-Fenton (LI et al. 2017). Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi estudar a degradação de efluente têxtil sintético por meio de processos Fenton e foto-Fenton com a combinação de diferentes agentes de oxidação (HP e SP), por meio de estudos comparativos entre vários processos POAs. O efluente sintético foi caracterizado antes e após o tratamento.
Material e métodos
Os reagentes utilizados neste estudo foram: corante remazol black B (C26H21N5Na4O19S6, Hangzhou Color Rich Chem Co.), álcool polivinílico ((C2H4O)x, Neon Comercial), cloreto de sódio (NaCl, Dinâmica Química Contemporânea Ltda), sulfato de sódio (Na2SO4, Quimex), peróxido de hidrogênio (HP, H2O2, Peróxidos do Brasil Ltda), persulfato de sódio (SP, Na2S2O8, Neon Comercial) e sulfato de ferro hepta-hidratado (FeSO 4.7H2O, Dinâmica Química Contemporânea Ltda). Foi preparado um efluente sintético têxtil para os experimentos com seguinte composição: remazol black B (0.1 g.L-1), álcool polivinílico (0.5 g.L-1), cloreto de sódio (0.25 g.L -1) e sulfato de sódio (0.75 g.L-1), de acordo com o proposto por Alderete et al. (2021). As soluções foram mantidas em frascos âmbar sob refrigeração antes do uso. O efluente foi caracterizado antes e após o tratamento por parâmetros de qualidade da água, como cor aparente, condutividade, pH, turbidez e DQO, seguindo os procedimentos adotados pelo Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA, 2012). Os experimentos de degradação foram feitos em reator fotocatalítico de bancada, em que 200 mL de efluente sintético foram colocados em recipientes cilíndricos de vidro (5,5 cm de altura e 9,0 cm de diâmetro) sob agitação magnética. Para os testes com radiação, foi utilizada uma lâmpada UVC de 30W. O pH inicial do efluente foi ajustado para 3, para evitar precipitação de Fe 2+ . A concentração de HP ou SP foi de 2.81x10-3 mol.L-1 e a de e FeSO4 de 6.7x10-4 mol.L-1. Os processos de fotólise, Fenton e foto-Fenton foram testados para comparação: UV, HP/Fe, SP/Fe, HP/SP/Fe, HP/Fe/UV, SP/Fe/UV e HP/SP/Fe/UV. O tempo total de experimentos foi de 120 minutos. A degradação foi avaliada por meio de um espectrofotômetro UV-Visível (Spectroquant Pharo, 300), em que a absorbância foi medida nos comprimentos de onda máximos de 310 nm e 594 nm.
Resultado e discussão
Na Figura 1(a), observa-se que a energia fornecida pela radiação UV no processo
foto-Fenton aumentou a degradação dos compostos aromáticos, em especial para o
sistema com sinergia de oxidantes, que alcançou 30,6%. Esse resultado é o dobro
da degradação obtida por HP/Fe e quase 10% a mais do que o HP/Fe/UV. Para a
degradação de cor (Figura 2(a)), quase todos os sistemas testados atingiram mais
de 90% de degradação, com exceção dos processos SP/Fe e HP/SP/Fe. Nesse caso,
para o processo Fenton a sinergia de oxidantes não foi benéfica na degradação de
cor, tendo um resultado muito inferior do que HP/Fe, o que mostra que o
persulfato prejudicou a reação. Os resultados obtidos estão de acordo com o
trabalho de Epold; Trapido; Dulova (2015), que encontrou em seus estudos
desempenho superior do processo HP/Fe em relação ao processo combinado HP/SP/Fe,
indicando o efeito inibitivo do persulfato. Isso não ocorreu para o processo
foto-Fenton, em que todos os sistemas obtiveram degradação acima de 96%. Dos
resultados dos sistemas estudados, nota-se que o melhor sistema foi o
SP/HP/Fe/UV, tanto para os compostos aromáticos quanto para cor. Esse processo
tem o benefício do uso em conjunto dos dois oxidantes, alinhando suas vantagens,
como a maior estabilidade do SP e a conhecida alta eficiência do radical sulfato
para a degradação de orgânicos recalcitrantes com a maior reatividade do H2O2,
em que o radical hidroxila reage de forma não seletiva (GHANBARI; MORADI, 2017).
Na caracterização do efluente têxtil sintético em estudo, antes e após o
tratamento com o melhor sistema SP/HP/Fe/UV, foi feita a análise dos seguintes
parâmetros: pH, cor, turbidez, DQO e condutividade. Os dados com os resultados
dos parâmetros citados anteriormente estão exibidos na Figura 2. Como pode ser
visto, o pH do efluente aumentou, isto porque ocorreram reações ao longo do
tempo de experimento que forneceram íons hidroxila para o meio (RAMOS et al.,
2020). Outro parâmetro que sofreu elevação após o tratamento foi a
condutividade, que pode ter sido ocasionada pela liberação de íons como SO4 2- e
Cl- durante o tratamento do efluente (AQUINO et al, 2019). Parâmetros como a DQO
e a cor, passaram por redução devido ao tratamento, essa diminuição foi de
respectivamente, 54% e 38%.
Degradação de (a) compostos aromáticos e (b) cor no \r\nefluente sintético para processos Fenton e foto-\r\nFenton.
Resultados obtidos para os parâmetros analisados na \r\ncaracterização do efluente têxtil sintético, antes e \r\napós o tratamento fotocatalítico.
Conclusões
A degradação de solução de efluente têxtil sintético foi estudada por meio do uso de processos Fenton e foto-Fenton. Ao comparar a eficiência de tratamento de diferentes sistemas em testes preliminares, foi encontrado que o sistema SP/HP/Fe/UV foi o mais eficiente para a degradação tanto de compostos aromáticos quanto para cor. Após a degradação houve aumento na turbidez e da condutividade, e redução da DQO e da cor. A sinergia de oxidantes mostrou-se uma estratégia benéfica para o tratamento dessas matrizes residuais.
Agradecimentos
Referências
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