PROCESSO OXIDATIVO AVANÇADO POR UV/H2O2 APLICADO À REMOÇÃO DE COR EM EFLUENTE INDUSTRIAL SINTÉTICO

MARTINS, F. V.¹; TERAN, F. J. C.¹;

¹ Universidade Federal de Goiás – UFG, Escola de Engenharia Civil – EEC, Endereço eletrônico: fred.venâncio@hotmail.comINTRODUÇÃO

Os corantes industriais são compostos, na maioria dos casos, refratários para degradação por processos biológicos. Diante desta situação, os processos oxidativos avançados por UV/H2O2 surgem como opção viável para remoção desses poluentes.

OBJETIVOS

O objetivo principal deste trabalho é estudar a eficiência do processo oxidativo avançado por fotólise do peróxido de hidrogênio (UV/H2O2) na degradação de corantes presentes em efluente sintético, tendo como objetivos específicos determinar a remoção de cor, determinar a cinética de remoção de cor e determinar a eficiência elétrica e a dosagem UV-C.

MATERIAIS E MÉTODOS

Para o experimento, foi produzido um efluente sintético (ES) no volume de cinco litros, diluindo-se em água destilada 50 mg dos corantes Amarelo Cromax AT e Azul Cromax AT e 100 mg do corante Castanho S74A1, perfazendo um efluente com concentração de 40 mg/L de corante, cuja composição se aproxima da concentração típica de efluentes têxteis (MANENTI et al., 2009). O experimento foi realizado em reator fotoquímico operado em batelada sequencial com reciclo, consistindo de um tubo cilíndrico fechado nas extremidades, com uma lâmpada UV-C de 15 W de potência, com pico de emissão de 253,7 nm alocada no eixo do tubo. A recirculação do ES foi promovida por bomba submersa, com vazão de 600 L.h -1, durante 90 minutos e na presença de H2O2 (1865 mg/L). A cada 15 minutos, amostras foram analisadas em espectrofotômetro UV-Visível (HACH DR 5000) para determinação das absorbâncias por varredura de 190 a 640 nm. A quantificação da eficiência de remoção de cor seguiu a metodologia proposta por Manenti et. al. (2009), na qual se usam as medidas das absorbâncias nos comprimentos de onda de máxima absorção de cada corante que compõe o ES em separado. A cinética de remoção de cor foi obtida pela metodologia proposta por Elmolla e Chaudhuri (2010). Por fim, obteve-se o consumo de energia elétrica por ordem de magnitude (EE/O), o kWh necessário para reduzir a concentração de cor em uma ordem de magnitude (90%) em um m³, e a dosagem UV-C na remoção de 90% e 99% da cor (USEPA, 1998).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

O ES teve sua reduzida drasticamente com 30 minutos de tratamento (Figura 1). Dentro do reator a radiação UV-C emite fótons que “quebram” das moléculas de H2O2 gerando radicais ∙OH, os quais reagem com os corantes presentes no ES, atacando diretamente os grupos cromóforos (ligações duplas N N, N C e C C) degradando-os ═ ═ ═em compostos intermediários mais simples (KALRA et al., 2011). A variação da remoção de cor a partir das absorbâncias medidas em cada tempo de exposição (Figura 2), confirma a eficiência do processo UV/H2O2.

As eficiências de remoção de cor encontram-se na Tabela 1. Em 30 minutos de tratamento, há uma remoção de cor superior a 90% referentes aos corantes do ES e a partir de 60 minutos o processo se estabiliza com remoção de cor superior a 99%.

O processo de remoção de cor é de pseudo-primeira ordem, confirmado pela linearidade do gráfico ln (Absf/Absi) em função do tempo (Figura 3). A inclinação da reta obtida pela regressão linear fornece a constante de pseudo-primeira ordem K’ = 7,3 x 10-2 min-1 e o tempo de meia vida é dado por t1/2 = 9,49 minutos.

Figura 2: Diminuição da absorbância em cada tempos de exposição.

Tempo (min)

Abs Remoção de Cor (%)Abs

média426 nm 486 nm 630 nm 426 nm 486 nm 630 nm

0 1,684 1,897 2,242 0,00% 0,00% 0,00% 1,941 0,000

15 0,477 0,354 0,395 71,67% 81,34% 82,38% 0,409 -1,558

30 0,126 0,080 0,054 92,52% 95,78% 97,59% 0,087 -3,109

45 0,032 0,020 0,007 98,10% 98,95% 99,69% 0,020 -4,592

60 0,012 0,009 0,004 99,29% 99,53% 99,82% 0,008 -5,451

75 0,006 0,004 0,003 99,64% 99,79% 99,87% 0,004 -6,105

90 0,003 0,004 0,002 99,82% 99,79% 99,91% 0,003 -6,472

Tabela 1: Dados das absorbâncias medidas.

O valor de EE/O encontrado foi de 1,5 kWh/m³. Considerando o fato que em 30 minutos de processo UV/H2O2 mais de 90% da cor do efluente sintético foi removida a dosagem UV-C = 1,5 kWh/m³. Para remoção de outros 90% da cor, a partir da cor remanescente, o que é equivalente a remover 99% da cor inicial, a dosagem UV-C requerida deve ser dobrada até o valor de 3,0 kWh/m³. Isto significa dizer que a mesma quantidade de energia para remover os primeiros 90% de cor é necessária para remover 90% da cor remanescente, assim por diante (SOLARCHEM, 1994).

CONCLUSÃO

Conclui-se que o processo oxidativo avançado por UV/H2O2 é eficiente na remoção de cor de um efluente sintético, pois foi possível remover mais de 90% da cor em 30 minutos de exposição e com 60 minutos de exposição praticamente toda cor foi removida. A geração de radicais hidroxila é realizada a uma taxa constante, pois o processo de remoção de cor é obtido por cinética de pseudo-primeira ordem com constante de pseudo-primeira ordem de 7,3 x 10-2 min-1 e tempo de meia vida de 9,49 minutos. Finalmente, determinou-se serem necessários 1,5 kWh/m³, tanto para EE/O, quanto para a dosagem UV-C na remoção de 90% da core 3,0 kWh/m³ para remoção de 99% da cor.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BRITO, N. N.; SILVA, V. B. M. Processo oxidativo avançado e sua aplicação ambiental. Revista Eletrônica de Engenharia Civil, v. 1, n. 3, p. 36-47, 2012. ELMOLLA, E. S.; CHAUDHURI, M. Comparison of different advanced oxidation processes for treatment of antibiotic aqueous solution. Desalination, v. 256, p. 43-47, jun. 2010.USEPA – United States Environmental Protection Agency. Handbook on advanced photochemical oxidation processes. Cincinnati: United States Environmental Protecion Agency, 1998.KALRA, S. S.; MOHAN, S.; SINHA, A.; SINGH, G. Advanced oxidation processes for treatment of textile and dye wastewater: a review. International Proceedings of Chemical, Biological and Environmental Engineering, v. 4, p. 271-275. MANENTI, D. R.; BORBA, F. H.; MARCINIUK JÚNIOR, M.; PAGLIARI, J. H., MÓDENES, A. N.; ESPINOZA-QUIÑONES, F. R.; MORA, N. D. Tratamento de efluente têxtil sintético via processos Fenton e foto-Fenton artificial e solar. IV Congresso da Academia Trinacional de Ciências, 2009.MARMITT, S.; PIROTTA, L. V.; STÜLP, S. Aplicação de fotólise direta e UV/H2O2 a efluente sintético contendo diferentes corantes alimentícios. Química Nova, v. 33, n. 2, p. 384-388, 2010. SOLARCHEM ENVIRONMENTAL SYSTEMS. The UV/oxidation handbook. Ontario. 1994.TEIXEIRA, C. P. A. B.; JARDIM, W. F. Caderno temático: processos oxidativos avançados. Campinas, v.3, 2004. Laboratório de Química Ambiental-Instituto de Química-Universidade Estadual de Campinas, 2004.

Figura 3: Linearidade de ln (Absf/Absi) em função do tempo.

Figura 1: Descoloração do efluente sintético.