AVALIAÇÃO DO TRATAMENTO DA ÁGUA DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO UTILIZANDO MAGNETITAS NA REAÇÃO FENTON.

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Ambiental

Autores

Moura, M.N. (UFES) ; Rocha, A.K.S. (UFES) ; Barrada, R.V. (UFES) ; Machado, F.G. (UFES) ; Ferreira, S.A.D. (UFES) ; Castro, E.V.R. (UFES) ; Freitas, M.B.J.G. (UFES) ; Lelis, M.F.F. (UFES)

Resumo

A necessidade de novas tecnologias para o tratamento de efluentes tem sido amplamente discutida. A principal preocupação diz respeito aos contaminantes orgânicos, os quais não são removidos eficientemente do efluente pelos métodos tradicionais de tratamento. Várias metodologias estão sendo estudadas para o tratamento dos efluentes. Neste trabalho procurou-se avaliar a atividade catalítica de magnetitas sintéticas nas reações de Fenton modificadas. As magnetitas utilizadas foram sintetizadas e caracterizadas por análise química, difração de Raios X e espectroscopia Mossbauer. A ação catalítica foi avaliada na degradação da água de produção, que foi acompanha por redução na intensidade de fluorescência dos sistemas, sendo a magnetita dopada com cobalto a que apresentou melhor resultado.

Palavras chaves

Água Produzida; Magnetitas; Reação Fenton

Introdução

A necessidade de novas tecnologias para o tratamento de efluentes tem sido bastante discutida entre os pesquisadores e a indústria. A principal preocupação diz respeito aos contaminantes orgânicos, os quais não são removidos eficientemente do efluente pelos métodos tradicionais de tratamento. A água produzida de petróleo (AP) é um exemplo de efluente de difícil descontaminação devido à grande quantidade de compostos orgânicos presentes e também pelas suas características físico-químicas como a alta salinidade que dificulta o tratamento biológico. Entre os contaminantes da AP destacam-se os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs), que possuem atividade carcinogênica. Nesse contexto, várias metodologias estão sendo estudadas para o tratamento deste efluente. Os processos oxidativos avançados (POA) têm se destacado nos últimos anos como uma tecnologia alternativa ao tratamento de várias efluentes. As reações de Fenton, baseadas na geração de radicais hidroxilas (•OH) espécies altamente oxidantes que podem levar a mineralização dos contaminantes orgânicos. Nesse trabalho procurou-se avaliar a atividade catalítica de magnetitas sintéticas pura e dopadas nas reações de Fenton modificadas. Para isso elaborou-se um planejamento onde foram avaliados os efeitos da concentração do peróxido de hidrogênio, a quantidade de magnetita (catalisador) e o íon dopante, utilizando como variável de resposta intensidade de fluorescência na água de produção.

Material e métodos

As magnetitas foram preparadas através do método de co-precipitação, baseado na síntese do precursor hidróxido-acetato férrico convertido à magnetita por aquecimento em atmosfera de N2. Foram caracterizadas por análises químicas, Difratometria de raios X e Espectroscopia Mössbauer. Os difratogramas de raios X foram obtidos utilizando um espectrômetro do tipo Rigaku Geigerflex, munido de um tubo de cobre e monocromador de grafite, à temperatura do ambiente usando a radiação Kα do Cu (λ = 1,5406 Å), utilizando Silício como padrão interno. Os dados obtidos foram tratados numericamente em computador, por meio do programa ORIGIN. As magnetitas foram submetidas à análise Mössbauer, utilizando um espectrômetro com transdutor e gerador de função CMTE. As calibrações foram feitas com folha de ferro metálico e os espectros foram obtidos a temperatura ambiente, a uma velocidade de aproximadamente 10 mm s-1 Foram realizados três ensaios em concentrações iguais de reagentes e diferentes catalisadores. A ação catalítica foi avaliada na degradação da água de produção utilizando as magnetitas e por redução na intensidade de fluorescência durante a reação.

Resultado e discussão

Os resultados da análise química indicam que as condições de precipitação foram favoráveis à formação das magnetitas. Foi observada a presença de apenas uma fase, a magnetita, de acordo com a DRX. A Espectroscopia Mossbauer indicou que a substituição do ferro por cobalto e por níquel ocorreu no sítio octaédrico. As analises de fluorescência demonstraram que houve uma redução de compostos poliaromáticos, em todos os sistemas estudados (Figura 1). Comparando os sistemas em relação ao tempo, observamos que em 30min, houve uma redução significativa da intensidade de fluorescência, na região de 350 nm. Observa-se que a magnetita dopada com cobalto apresentou melhor resultado, promovendo uma redução de 90% na intensidade de fluorescência, enquanto a magnetita pura e a dopada com níquel reduziram a intensidade de fluorescência em 73% e 81%, respectivamente. O melhor desempenho da magnetita dopada com cobalto pode ser explicado pelo fato do cobalto possuir um par redox Co3+/Co2+ (Equação 9) o que possibilita a transferência de elétrons dentro da estrutura do óxido, atuando então como um semicondutor. Fe2+ + Co3+ → Fe3+ + Co2+ E° = 1.04V (9) A reação Fenton tradicional utiliza o sulfato ferroso como catalisador, durante o processo o ferro pode sofrer hidrólise produzindo um resíduo no fundo do recipiente (lodo), no caso das magnetitas o fato não ocorre. Durante a realização das análises, as magnetitas foram retiradas do meio por separação magnética, com o auxilio de um imã, o que representa uma vantagem na utilização destes catalisadores no tratamento de efluentes, pois podem ser separados sem deixar resíduos no efluente.

Degradação de compostos orgânicos em água de produção, utilizando (a) magnetita dopada a cobalto, (b) pura e (c) dopada a níquel.

Conclusões

A reação Fenton heterogênea utilizando as magnetitas mostrou-se bastante eficiente na degradação da água de produção, permitindo a redução significativa da intensidade de fluorescência, na região de 350 nm, em apenas 30 minutos de reação. Observa-se que a magnetita dopada com cobalto apresentou melhor resultado, promovendo uma redução de 90% na intensidade de fluorescência, enquanto a magnetita pura e a dopada com níquel reduziram a intensidade de fluorescência em 73% e 81%, respectivamente, concluindo-se que o processo estudado neste trabalho é eficiente no tratamento.

Agradecimentos

Os autores agradecem a CAPES e ao NCQP pelo apoio financeiro.

Referências

LELIS, M.F.F., COSTA, R.C.C., OLIVEIRA, L.C.A., FABRIS, J.D., LAGO, R.M. Journal of Hazardous Materials, v.129 p.171–178, 2006.
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ABREU FILHO, P.P., PINHEIRO, E.A, GALEMBECK. F. Reac. Sol. 3 (1987), 241-250.
LELIS, M. F. F. L. Ferritas dopadas com níquel ou cobalto: síntese, caracterização e ação catalítica na oxidação do monóxido de carbono. Tese de Doutorado. UFMG, Minas Gerais, 2003.