Avaliação de materiais a base de Goethita e PVA para degradação de corantes.

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Verde

Autores

Duarte Mendes, M. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS) ; Lima Vieira, S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS) ; Carolina Souza Andrada Anconi, A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS) ; Ferreira Trindade, B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS) ; César Guerreiro, M. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS)

Resumo

Os processos oxidativos avançados têm sido muito estudados devido ao seu grande potencial como alternativa aos processos convencionais de tratamento de efluentes. Este trabalho tem como objetivo a avaliação de materiais a base de Goethita e PVA para a sua atuação na remoção e/ou degradação de corantes. Para avaliação dos materiais foram feitos testes de decomposição de H2O2, processo foto-fenton e adsorção. Os testes de decomposição de H2O2 mostraram que o material com 10 gramas de PVA apresentou uma atividade superior. Os testes de foto-fenton e adsorção mostraram que o material com 10 gramas de PVA apresentou o maior potencial fotocatalítico e a maior capacidade de adsorção. Com isso, é possível concluir que quanto maior a concentração de PVA maior o desempenho nos processos oxidativos.

Palavras chaves

Processos oxidativos ; Goethita; PVA

Introdução

No último século, houve uma mudança da visão da humanidade sobre a forma de administrar seus resíduos, surgindo à consciência da necessidade de um tratamento dos poluentes antes da sua disposição. Segundo Salvador et al., (2012), nas últimas décadas, o fenômeno da contaminação ambiental alcançou proporções globais, principalmente em função da contínua emissão de inúmeros resíduos domésticos e industriais, os quais, quando não tratados de maneira adequada, possuem um elevado potencial poluente. Resíduos gerados pelas indústrias farmacêuticas, têxteis, indústrias de defensivos e outras têm sido um dos principais focos de pesquisa de novos tratamentos. A indústria têxtil, por exemplo, contribui significativamente para a poluição aquática, pois, além da forte coloração, muitas substâncias têm estabilidade frente a tratamentos biológicos (GONÇALVES et al., 2008). Os processos oxidativos avançados têm sido extensivamente estudados devido ao seu potencial como alternativa ou complemento aos processos convencionais de tratamento de efluentes e de água, uma vez que os radicais hidroxil gerados são altamente reativos e pouco seletivos, podendo atuar na oxidação química de uma vasta gama de substâncias (MELO et al., 2009). Esses processos se caracterizam por transformar a grande maioria dos contaminantes orgânicos em dióxido de carbono, água e ânions inorgânicos, através de reações de degradação que envolvem espécies transitórias oxidantes, principalmente os radicais hidroxil (TEIXEIRA e JARDIM, 2004). Os POAs apresentam diversas vantagens com relação a outras tecnologias como: introduzem importantes modificações no substrato, em grande número de casos levando a sua mineralização completa (CO2, H2O e ácidos inorgânicos)(CARVALHO et al., 2009).

Material e métodos

Os materiais avaliados foram denominados 10gPVA/goethita, 5gPVA/goethita, 2,5gPVA/goehthita e 1gPVA/goethita. A decomposição do peróxido foi medida pela quantidade volumétrica de O2 formada (Equação 1) em um sistema fechado, contendo 2,0 ml de solução 30% de H2O2, 5,0 ml de água destilada e 30,0 mg dos óxidos de ferro, sob agitação magnética em temperatura ambiente. O volume de O2 liberado na reação será medido pelo deslocamento da coluna de água em uma proveta invertida. H2O2(l) → H2O(l) + ½ O2(g) (Equação 1) Para avaliar o potencial fotocatalítico dos materiais, 60 ml de uma solução 50 mg.L-1 de azul de metileno, foram misturados com 30 mg do material foto catalisador; 0,1 ml de H2O2 a 50% (v/v) e irradiado com luz ultravioleta). Os ensaios de degradação do azul de metileno (AM) foram realizados, sob agitação constante, utilizando-se diferentes tempos de reação. Os testes foram monitorados por medidas espectrofotométricas UV-visível (Shimadzu-UV- 1601 PC), em λ= 665 nm. Para a obtenção da cinética de adsorção foram utilizados 10 mg dos materiais adsorventes que foram colocados em contato com 10 mL da solução de azul de metileno 50 mgL-1 e mantidas sob agitação, por 24 horas, à temperatura ambiente. Em seguida, o material foi centrifugado e a concentração remanescente monitorada por UV-visível (SP-2000) no comprimento de onda característico da molécula modelo utilizada, de 655nm.

Resultado e discussão

Os resultados observados durante o processo de decomposição de H2O2, mostraram que o material com 10 gramas de PVA e goethita apresentou uma capacidade de decomposição de, aproximadamente 7,7 mL de O2, após 30 minutos, o que é muito superior a capacidade de decomposição dos outros materiais que apresentam uma menor quantidade de PVA. O processo de Foto-Fenton foi realizado para observar o potencial fotocatalítico dos catalisadores a base de Goethita e PVA, por meio da geração do radical OH. A partir da cinética de oxidação, na primeira hora de reação, os materiais apresentavam-se mais ativos. No entanto, após esse período, os materiais perdem a atividade, o que pode ser observado pelo Gráfico 1, sugerindo a perda da atividade pelo material ou pelo consumo do agente oxidante. Após 3 horas de reação, no processo Foto-Fenton foram removidos 10,6% de coloração para o material 10 gramas de PVA, que foi o material que apresentou melhor potencial de degradação do corante. Porém, nenhum material possui uma ótima tendência de gerar radial •OH. Os materiais também tiveram sua capacidade de adsorção testada e os resultados podem ser observados no Gráfico 2. O processo de adsorção pode ter uma contribuição importante para o processo de oxidação. A literatura menciona alguns materiais utilizados em processos oxidativos, cuja oxidação é potencializada por uma pré-etapa de adsorção, em que o contaminante fica aderido à superfície do material catalítico e favorece o mecanismo tipo valência. Após os resultados obtidos, foi possível identificar que o catalisador com 10 gramas de PVA, foi o que apresentou a melhor capacidade de absorção. Entretanto, todos os materiais apresentaram baixa capacidade de adsorção após 3 horas de contato.

Resultados obtidos no processo foto-fenton para verificar o poder fotocatalítico dos quatro materiais para degradar azul de metileno.


Resultados obtidos da capacidade de adsorção dos quatros materiais.

Conclusões

Dos processos oxidativos observados, o material que obteve um melhor desempenho em ambos, foi o que possuía de 10g de PVA. Porém,apesar de ser o que possui o melhor potencial em degradar corante e maior potencial de adsorção, o nível foi consideravelmente baixo. Apenas na decomposição de H2O2, que ele teve um ótimo desempenho e a reação ocorreu em uma velocidade consideravelmente grande. Assim, é possível concluir que, quanto maior a concentração de PVA melhor o desempenho nos processos oxidativos, porém ainda é baixa a capacidade de degradar corantes e de adsorção.

Agradecimentos

FAPEMIG UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS CAPQ

Referências

CARVALHO, K. T. G. et al. Nióbia sintética modificada como catalisador na oxidação de corante orgânico: utilização de H2O2 e O2 atmosférico como oxidantes. Química Nova, São Paulo, v. 32, n. 6, p. 1373-1377, 2009.

GONÇALVES, M.; OLIVEIRA, L. C. A.; GUERREIRO, M. C. Nióbia magnética como adsorvente de contaminantes orgânicos em meio aquoso: efeito da temperatura e do pH. Química Nova, São Paulo, v. 31, n. 3, p. 518-522, 2008

MELO, S. A. S.; et al. Degradação de fármacos residuais por processos oxidativos avançados. Química nova, p. 188-197, 2009.

SALVADOR, T.; MARCOLINO JR, L. H.; ZAMORA, P. P. Degradação de corantes têxteis e remediação de resíduos de tingimento por processos Fenton, foto-Fenton e eletro-Fenton. Química Nova, v. 35, n. 5, p. 932-938, 2012.

TEIXEIRA, C.P.A.B.; Jardim, W.F. Processos Oxidativos Avançados-Conceitos teóricos. Caderno temático, v.3, p.16-28, Unicamp, IQ, LQA, 2004.