TÍTULO: APLICAÇÃO DOS PROCESSOS FENTON, ELETROQUÍMICO E ELETRO-FENTON NA DEGRADAÇÃO DE CORANTES.

AUTORES: Silva, L. (UFAL) ; Tavares, M. (UFAL) ; Zanta, C. (UFAL) ; Tonholo, J. (UFAL) ; Soares, W.M.G. ()

RESUMO:Em função da crescente preocupação com o meio ambiente, várias tecnologias estão sendo desenvolvidas, visando minimizar o impacto gerado sobre os recursos hídricos. Dentre as novas tecnologias a reação de Fenton tem se destacado em função dos reagentes (H2O2 e Fe2+) apresentarem baixa toxidade, baixo custo e alta eficiência para a mineralização da maioria dos compostos orgânicos poluentes. A associação da tecnologia eletroquímica à reação de Fenton torna o processo ainda mais promissor, pois tem-se a possibilidade de co-geração do radical hidroxila. No entanto nesse estudo os processos associados apresentaram menor eficiência que os processos individuais para degradação do corante devido a reações paralelas e a formação de material polimérico bloqueando os sítios ativos do eletrodo.

PALAVRAS CHAVES: Fenton; Eletro-fenton; Corantes

INTRODUÇÃO:Embora as diferenças tecnológicas entre as pequenas e grandes indústrias sejam bastante significativas, todas tem em comum a particularidade de utilizar grandes quantidades de água. Este fato, associado ao baixo aproveitamento dos insumos (corantes, detergentes, engomantes, amaciantes, etc.), faz com que as indústrias sejam responsáveis pela geração de grandes volumes de resíduos, com elevada carga orgânica e forte coloração (KUNZ et al., 2002). Neste contexto, a reação de Fenton tem atraído grande interesse tanto da comunidade científica como industrial, como um meio de tratamento de efluentes contendo corantes (SALVADOR et al., 2012). O mecanismo clássico da reação de Fenton é uma simples reação redox, na qual os íons de Fe(II) são oxidados a Fe(III) e o peróxido de hidrogênio H2O2 é reduzido a um íon hidroxilo e um radical hidroxila. (PIGNATELLO et al., 2006). O radical hidroxila é um forte agente oxidante capaz de mineralizar compostos poluentes. Outra tecnologia promissora é a eletroquímica, onde o agente oxidante é gerado através de processos eletroquímicos. No processo eletro-Fenton (EF), onde as reações ocorrem simultaneamente, o radical OH passa a ser produzido em todo o meio e não apenas no ânodo proporcionando ao processo eletro-Fenton um poder oxidativo mais elevado do que a oxidação anódica. No processo eletro-Fenton, a regeneração do íon ferroso é sensivelmente aumentada em relação ao reativo de Fenton, pois, além da regeneração química, o íon ferroso pode ser regenerado eletroquimicamente. (OTURAN e BRILLAS, 2007) Este trabalho tem como objetivo avaliar e comparar a eficiência da reação de Fenton e dos processos eletroquímico e eletro-Fenton no tratamento de um efluente sintético contendo corante.

MATERIAL E MÉTODOS:A eficiência da reação de Fenton foi estudada variando-se as concentrações do Fe2+ e do peróxido de hidrogênio em: 0,10; 0,25 e 0,50 mM e 5, 10 e 20 ppm, respectivamente, para o tratamento de 250 ml da solução contendo 50 ppm do corante azul, benzeno de metatitânio. Nos processos eletroquímicos foram empregados eletrodos de ADE® comercial (Ti/Ru0,3Ti0,7O2) como anodos e cátodo onde avaliou-se o efeito da corrente aplicada variando-se a densidade de 20, 40 e 60 mA cm-2. Determinada as condições otimizadas de cada metodologia avaliou-se a eficiência das duas tecnologias associadas. Nesse estudo as concentrações do Fe2+ e do peróxido de hidrogênio foram 0.5 mmol/L e 20 ppm, respectivamente, e aplicou-se a densidade de corrente de 60 mA cm-2. Amostras do efluente foram coletadas durante as reações e a eficiência dos processos foi avaliada através de redução da concentração do corante analisada por espectroscopia de absorção em 625nm.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:Na reação de Fenton foi observada a melhor condição experimental, às concentrações de 0,5mM de Fe2+ em 10 ppm de H2O2, onde obteve-se a redução de 97% da concentração do corante, em 1 hora de reação. Para o processo eletroquímico a melhor eficiência foi obtida aplicando-se a corrente de 60mA cm-2 onde obteve a redução de 87% da coloração após 3h de reação. Aplicando-se as duas condições otimizadas, ou seja, a densidade de 60 mA cm-2 e as seguintes condições: 0,5mM de Fe2+ em 10 ppm de H2O2, realizou-se o processo de EF. O processo EF apresentou eficiência inferior aos processos individuais (Fig.1), essa redução da eficiência pode ser associada à geração de uma elevada concentração de radicais hidroxila que beneficia a ocorrência de reações paralelas que competem com a reação de degradação do corante e geram espécies •HO2 com menor poder oxidante. Outra possibilidade é a abstração de algum reagente de Fenton pelo processo eletroquímico. De fato, a adição de Fe2+ levou a uma discreta redução da eficiência do processo eletroquímico (Fig. 2), possivelmente devido à eletrodeposição do Fe2+ ou Fe3+ sobre o cátodo diminuindo a concentração de ferro livre para a reação de Fenton. Em paralelo, durante a reação de EF, foi observada a deposição de um material polimérico de coloração alaranjada sob o ADE anódico, o que justifica a redução significativa da eficiência do processo eletro-Feton, devido a bloqueio dos sítios ativos do eletrodo.



Figura 1- Absorbância da solução em função do tempo de reação. Comparação das três técnicas na degradação do corante modelo.



Figura 2- Absorbância da solução em função do tempo de reação. Processo eletroquímico na presença de ferro e peróxido de hidrogênio.

CONCLUSÕES:Os dados obtidos indicam menor eficiência da reação de Eletro-Fenton na degradação do corante, possivelmente devido a formação de material polimérico sob o ânodo diminuindo os sítios ativos, e devido a reações paralelas que abstrai o radical peróxido e gera a espécie HO2• que apresenta menor poder de oxidação que o OH•. Os resultados indicam que a reação de Eletro-Fenton pode ser otimizada, diminuindo os reagentes de Fenton ou a densidade de corrente aplicada, reduzindo o custo operacional e conseqüentemente ampliando a aplicabilidade do processo em escala industrial.

AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem a Deus e ao CNPq, FAPEAL e UFAL pelo apoio financeiro.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:KUNZ, A.; PERALTA-ZAMORA, P.; DE MORAES, S. G.; DURAN, N. New tendencies on textile effluent treatment. Química Nova, v. 25, n.1, p.78-82, 2002.

OTURAN, M. A., BRILLAS, E., 2007, “Electrochemical Advanced Oxidation Processes (EAOPs) for Environmental Applications”, Portugaliae Electrochimica Acta, v. 25, pp. 1-18.

PIGNATELLO, J. J.; OLIVEROS, E., and MACKAY, A., 2006, “Advanced
Oxidation Processes for Organic Contaminant Destruction Based on the Fenton
Reaction and Related Chemistry”, Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 36:1–84.

SALVADOR, T., MARCOLINO JR., L.H., PERALTA-ZAMORA, P., 2012, “Degradação de corantes têxteis e remediação de resíduos de tingimento por processos fenton, foto-fenton e eletro-fenton”, Quim. Nova, 35, 932-938.