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A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 2. Química Ambiental

APLICAÇÃO DA FOTOCATÁLISE HETEROGÊNEA NA DEGRADAÇÃO DE CORANTES, USADOS NA INDÚSTRIA TÊXTIL

João Figueiredo Rosas  1
Fernando Fernandes Viera  2
Daniel Oliveira de Farias  3
(1. Departamento de química (DQ)/ CCT/ UEPB ; 2. Laboratório de saneamento ambiental (LSA)/CCT/UEPB ; 3. Departamento de química (DQ)/ CCT/ UEPB )
INTRODUÇÃO:

Nas últimas décadas, os problemas ambientais têm se tornado cada vez mais crítico e freqüentes, principalmente devido ao desmedido crescimento populacional e ao aumento da atividade industrial. Deste contexto, o setor têxtil apresenta um especial destaque, devido ao seu grande parque industrial instalado que gera grandes volumes de efluentes, os quais quando não corretamente tratados, podem causar sérios problemas de contaminação ambiental. Existe hoje a necessidade de desenvolvimento de novos processos de tratamento de efluentes que garantam um baixo nível de contaminantes. Entre os processos de tratamento comumente utilizados industrialmente, os Processos Oxidativos Avançados, (POA), são os mais eficientes no que diz a respeito á destruição de compostos tóxicos, uma vez que promovem a oxidação e redução dos contaminantes os quais se baseiam na formação de radicais hidroxilas (·OH), que são agentes altamente oxidantes. Estes radicais podem reagir com uma grande variedade de classes de compostos promovendo sua total mineralização para compostos inócuos. Entre os POAs, a fotocatálise heterogênea tem sido amplamente estudada nas últimas duas décadas. A grande vantagem da fotocatálise heterogênea sobre os convencionais é o fato de proporcionar a total mineralização de compostos orgânicos, evitando assim a transferência do poluente da fase aquosa para a sólida, tornando-se uma segunda fonte de poluição, aliando a alta eficiência a baixos custos operacionais.

METODOLOGIA:

Os experimentos foram realizados no laboratório de Saneamento Ambiental, do Departamento de Química do Centro de Ciência e Tecnologia da Universidade Estadual da Paraíba – UEPB. Foi montado um reator fotocatalítico do tipo batelada, em escala de bancada. O sistema experimental possui uma câmara com lâmpadas ultravioletas, o reator fotocatalítico do tipo tanque e um agitador eletromagnético que possui um sistema de aquecimento. Em todos os experimentos, a caracterização das amostras antes e após o processo de degradação fotocatalítica, foi feita mediante a determinação dos seguintes parâmetros: pH, Demanda Química de Oxigênio (DQO), Cor, Condutividade Elétrica e Sólidos. Para a realização dos ensaios de degradação foi utilizado um reator fotocatalítico do tipo tanque. Propomos o uso de três lâmpadas de tal forma que pudéssemos variar a taxa de incidência de radiação ultravioleta. As soluções sintéticas foram preparadas pela diluição dos substratos em água destilada com concentração e o ajuste do pH será feito mediante a adição de um ácido ou base, conforme o necessário. A concentração do catalisador TiO2 será na faixa de 0,1 a 2,0 g/L. As soluções foram mantidas sob agitação mecânica vigorosa para promover uma completa homogeneização do catalisador em suspensão e manter o meio racional saturado com oxigênio. Depois de determinados intervalos de tempo, alíquotas foram retiradas, centrifugadas ou filtradas para que seja feita a caracterização química das mesmas. 

RESULTADOS:

A eficiência da remoção de cor do azul de metileno em função de vários níveis de concentração inicial do corante, a melhor taxa de degradação é observada para a concentração de 2mM, sendo o sistema UV/TiO2 em suspensão e pH alcalino. Neste caso as soluções mais concentradas irão absorver a radiação UV, ocorrendo a competição com o (TiO2), e consequentemente menos fótons o fotocatalisador irá absorver para gerar os radicais hidroxilas, para promover as reações. O pH das soluções do corante na concentração de 2mM com 0,3% de (TiO2) foram estudados em dois níveis 4 e 10.  Os experimentos foram realizados para o mesmo intervalo de tempo. A melhor degradação foi obtida com pH = 10,0 seguido por 4,0. A comparação entre a fotólise e da fotocatálise na solução do corante, constata-se que a eficiência do sistema UV/TiO2 para efluentes coloridos é bastante significante, já para o processo em que se faz somente o uso da radiação a descoloração não se torna satisfatória, pois com a ausência do (TiO2) na solução a geração de pares elétrons não são formados, onde não são produzidos os radicais reativos do tipo hidroxilas para oxidar os compostos orgânicos do corante. O efeito da intensidade de radiação na fotólise na degradação do azul de metileno em pH ácido e a influência da intensidade de radiação sobre este sistema observa-se que a intensidade da radiação no composto é pouco observada neste fenômeno, já que a descoloração faz- se necessário a presença de um semicondutor.

CONCLUSÕES:

Os métodos biológicos costumam ser bastante utilizado no tratamento de efluentes industriais e urbanos. Entretanto, estes métodos apresentam alguns inconvenientes como na dificuldade no controle da população de microorganismos, a necessidade de um tempo relativamente longo para que atinja os padrões exigidos e a insuficiência em degradar substâncias tóxicas químicas recalcitrantes. Os métodos químicos, principalmente os processo oxidativos avançados, apresentam – se uma das tecnologias promissoras. A aplicação dos processos fotoquímicos em larga escala, para o tratamento de uma grande variedade de compostos tóxicos presentes nos mais diversos tipos de resíduos, apresenta resultados satisfatórios. Porém, apesar do potencial dessa tecnologia, a implantação de sistemas de tratamento em escala real ainda é incipiente, devido à escassez de estudos sobre engenharia do processo fotocatalítico. Comparando-se a degradação do azul de metileno em diferentes valores de concentrações e pH, pode-se observar que a degradação em meio alcalino é mais eficiente do que em meio ácido e que quanto menor a concentração inicial do corante mais eficiente é a degradação. Foi observado também que na fotólise, a intensidade de radiação UV tem pouca influência na degradação do corante, quando comparado com o sistema UV/TiO2. Os experimentos mostraram que os efeitos da luz artificial (UV), pH, bem como a concentração inicial do corante tem influência direta na degradação fotocatalítica.

Instituição de fomento: CNPq/UEPB
Trabalho de Iniciação Científica  
Palavras-chave: Efluentes; Degradação; Contaminação .
Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006