ESTUDOS PRELIMINARES DA DEGRADAÇÃO DE CORANTE AUXILIADA POR UM COMPLEXO DE COBRE(II)

Área

Catálise

Autores

Silva, F.P. (ESCOLA DE QUÍMICA/UFRJ) ; Casellato, A. (INSTITUTO DE QUÍMICA/UFRJ) ; Fonseca, F.V. (ESCOLA DE QUÍMICA/UFRJ)

Resumo

Complexos ou compostos de coordenação são moléculas formadas de um ligante e um ou mais centros metálicos, tendo aplicações que vão desde a eletrodeposição de metais à catálise. No presente trabalho, foi investigada a atividade de um complexo de cobre(II) (LCu) na degradação de um corante reativo em um processo auxiliado por peróxido de hidrogênio. O complexo removeu quase 100% da cor de amostras em estudo em 60 min de ensaio para todas as condições estudadas, com remoção próxima a 80% no ensaio realizado em 180 min em condições de concentrações molares de LCu de 10% da usada na etapa anterior, respeitando uma cinética de pseudoprimeira ordem com uma k_obs de 9,1 10^-3 min^-1. Tais resultados sugerem que o LCu é promissor como catalisador neste processo.

Palavras chaves

tratamento de efluentes; indústria têxtil; complexos de cobre(ii)

Introdução

A poluição afeta sobremaneira o meio ambiente. Frente a vários acidentes com danos à natureza e com uma sociedade cada vez mais consciente e preocupada (ALONSO e COSTA, 2002), a legislação tem sido cada vez mais rigorosa, tornando necessário que a indústria num geral invista em soluções mais responsáveis e minimizem seus impactos ao máximo. A indústria têxtil, apesar de sua importância econômica (ABIT, 2017; ABIT, 2019), gera efluentes que contém compostos de difícil degradação que, se lançados em corpos d’água sem tratamento adequado, causam distúrbios na dinâmica biológica (KUNZ et al., 2002). Este tratamento pode ser feito usando tanto processos convencionais como a coagulação/floculação, quanto avançados como os POAs. Os POAs baseiam-se na geração de radicais hidroxila (•OH), catalisadas ou não por metais e na presença ou ausência de uma fonte de luz, sendo estes considerados uma boa opção para mineralização de matéria orgânica como a que compõe estes efluentes (MALATO et al., 2002; RIBEIRO, 2012), podendo ocorrer em sistemas heterogêneos. Complexos ou compostos de coordenação têm sido reportados na literatura na reação conhecida como cupro-Fenton, onde se utilizam fontes de cobre como catalisadores para a decomposição do H₂O₂ à •OH (JAIN et al., 2019; WANG et al., 2015; HONG et al., 2014; VALENZUELA et al., 2008), fato que motiva o presente estudo.

Material e métodos

O complexo foi sintetizado e caracterizado conforme Dionízio et al. (2021), Silva (2020) e Santos (2017), tendo sua estrutura confirmada a partir da difração em raios X (DRX) em monocristal. Os ensaios de degradação do corante foram desenvolvidos conforme Silva (2020), em bécheres de 600,0 mL, utilizando um equipamento Jar Test, a uma velocidade de 200 rpm. Ao bécher era adicionado um volume de 300,0 mL de uma solução de 20 mg L^-1 do corante reativo vermelho Drimaren X-6BN, de onde eram retiradas alíquotas de volume igual ao de peróxido de hidrogênio (H₂O₂) que seria adicionado. Em seguida, 0,6 g de complexo (concentração final de 5,1 10^-3 mol L^-1) era adicionado e agitado por 5 minutos quando, então, o H₂O₂ era adicionado, mantendo a agitação. O H₂O₂ adicionado representava razões molares H₂O₂:LCu de 6,87, 20,60 e 34,33. Em tempos predeterminados, uma alíquota era retirada do meio, filtrada com um filtro seringa de 0,45 μm e tinha sua absorvância medida em 516 nm, com o auxílio de um Espectrofotômetro UV-1800 Shimadzu UV. Foi escolhido o comprimento de onda de 516 nm por ser aquele onde a absorvância era máxima. As concentrações de corante foram obtidas a partir de curvas analíticas relacionando concentração de corante e absorvância. Visando diminuir as concentrações dos reagentes e levantamento cinético, foi realizado novo ensaio com a mesma concentração de corante, mas com concentração final de LCu dez vezes menor (razão molar H₂O₂:LCu de 57,65).

Resultado e discussão

Um potencial POA cupro-Fenton foi utilizado, empregando um complexo de cobre(II). Inicialmente, foi realizado ensaio sem adição do LCu, onde não foi observada degradação significativa em um sistema contendo apenas corante e oxidante (SILVA, 2020). A eficiência da reação utilizando o LCu na degradação do corante foi determinada e é mostrada na Figura 1. Como pode ser observado na Figura 1.b), as remoções foram parecidas para todas as condições estudadas e de quase 100% ao final do processo, sugerindo que ele seja bastante promissor na degradação do poluente. Pós tempo reacional, os espectros eletrônicos no UV-vis obtidos e comparados com o do corante antes do tratamento (figura não mostrada) apresentou redução considerável dos picos, principalmente para a reação em que empregou-se uma concentração de oxidantel mais alta. A CONAMA 357 (BRASIL, 2005) estabelece para lançamentos em águas doces nas classes 2 e 3, não será permitida presença de corantes artificiais que não possam ser eliminados por coagulação, sedimentação e filtração convencional, o que significa que os resultados obtidos também sugerem adequação à legislação. Devido à dificuldade em se estimar a cinética da reação a partir dos dados anteriores, realizou-se novo ensaio. Os resultados podem ser observados na Figura 2, onde é possível observar que, nestas condições, a degradação foi mais lenta, com cerca de 80% de remoção ao final do tempo reacional (180 min). Tais resultados foram tratados por método integral de análise cinética, obtendo melhor ajuste por uma cinética de pseudoprimeira ordem, com uma constante de velocidade observada (k_obs) de 9,1 10^-3 min^-1, corroborando com os ajustes geralmente vistos na literatura para POAs (MARTINS et al., 2011; SILVA et al., 2019).

Conclusões

Um complexo de coordenação de cobre(II) (LCu) foi empregado na degradação de um corante usando peróxido de hidrogênio como oxidante. Dos ensaios preliminares percebeu-se que o mesmo foi bastante promissor removendo quase 100% da cor de amostras do corante em estudo em 60 min de ensaio para todas as condições estudadas. Além disso, a remoção foi próxima a 80% em ensaio realizado em 180 min em condições de concentrações molares de LCu de 10% da usada na etapa anterior, respeitando uma cinética de pseudoprimeira ordem.

Agradecimentos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).

Referências

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