ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: DESENVOLVIMENTO DE CATALISADOR SUPORTADO EM RESINA DE ESTIRENO-DIVINILBENZENO PARA REAÇÕES DE DEGRADAÇÃO FOTOCATALÍTICA
AUTORES: SILVA, L.V. (CEFET-GO) ; OLIVEIRA, S.B. (CEFET-GO) ; FREITAS, K.B. (CEFET-GO)
RESUMO: O objetivo da pesquisa foi desenvolver um compósito de polianilina/copolímero estireno-divinilbenzeno, através da polimerização in situ da anilina no copolímero. Em seguida, aplicá-lo no tratamento de efluente têxtil através da fotocatálise heterogênea, utilizado-se um reator em batelada com incidência de radiação UV, durante 30 min em diferentes pH’s e diferentes quantidades de catalisador. Constatou-se que no tratamento realizado em pH ácido a quebra dos grupos cromóforos foi maior, com eficiência na redução da cor de 60,8%, diminuição da DQO de 89,0%, e redução da DBO de 86,7%, mostrando uma eficiente atividade catalítica do compósito e da metodologia empregada.
PALAVRAS CHAVES: efluente têxtil, fotocatálise heterogênea, compósito polianilia/copolímero estireno-divinilbenzeno.
INTRODUÇÃO: A crescente industrialização proporcionou inúmeros benefícios, porém na mesma proporção efeitos adversos surgiram, como o aumento da contaminação do meio-ambiente. Dentro deste contexto, o setor têxtil é considerado um dos setores mais poluentes, devido às formas ineficientes de tratamento utilizadas e a composição do efluente descartado ser rico em corantes (SANTANA; MACHADO, 2002).
Com o desequilíbrio ambiental provocado pela indústria têxtil, buscou-se tecnologias de tratamento mais eficientes e econômicas, como as técnicas que utilizam os processos oxidativos avançados (POA’s). Entre os POA’s, a fotocatálise heterogênea destaca-se por degradar inúmeros produtos químicos recalcitrantes e por ter um custo relativamente baixo.
Para a promoção das reações de degradação, o uso dos polímeros intrinsecamente condutores (PIC’s) também é viável, pois estes materiais combinam as propriedades mecânicas dos polímeros convencionais com o comportamento elétrico dos semicondutores inorgânicos (LEYVA et al., 1999?).
Dentre os PIC’s, a polianilina (Pani) se destaca, por apresentar estabilidade ambiental e ser de fácil polimerização. Além disso sua polimerização pode ser realizada dentro de um suoprte catalíticos, como no caso do copolímero estireno-divinilbenzeno.
O objetivo geral da pesquisa é desenvolver um compósito de Pani/Sty-DVB capaz de ser utilizado como fotocatalisador, ser recuperado e reaproveitado para sua aplicação no tratamento de efluente têxtil em escala piloto.
MATERIAL E MÉTODOS: Foram sintetizadas duas amostras do compósito. Primeiramente, intumesceu-se 2,0 g do copolímero em 20 mL de uma solução de anilina/etanol, em temperatura ambiente, sob agitação magnética. Na amostra 1, o tempo de intumescimento foi de 2 h em pH 2, e na amostra 2 o tempo foi de 3 h em pH 0. Logo após, filtrou-se os copolímeros.
Em seguida, polimerizou-se a anilina no copolímero através da oxidação química, adicionando-se 40 mL de solução de HNO3 1 mol.L-1, sob agitação magnética , em banho de gelo a 0 ºC. Atingida esta temperatura, adicionou-se a solução de persulfato de amônio (APS) previamente preparada em 60 mL da solução de HNO3 1 mol.L-1, seguindo a razão molar anilina/APS de 1,0/1,25. Após 3 h, os compósitos foram filtrados e lavados com água destilada e uma solução 1:1 (v/v) de água destilada/etanol, e secados em estufa a 70 ºC por 48 h. A caracterização foi realizada através da espectroscopia na região do infravermelho (espectrômetro de FTIR Bomen MS-80).
A 2º fase consistiu na aplicação do compósito na degradação do efluente têxtil contendo o corante reativo vermelho trifix, coletado em uma lavanderia industrial. Foi utilizado um reator fotocatalítico em batelada de 800 mL com incidência de radiação UV, durante 30 min. O efluente bruto foi diluído com água na proporção de 1:10 (v/v), e utilizado em 4 ensaios distintos, alterando-se a quantidade de catalisador e o pH. No 1º e 2º ensaios, utilizou-se 40 mg de catalisador, em pH 6,8 e 4,0, e no 3º e 4º ensaios, utilizou-se 80 mg de catalisador, em pH 4,0 e 6,8. Após os tratamentos, o efluente foi peneirado, e o catalisador lavado com água e secado em estufa a 70º C por 48 h.
Os efluentes bruto e tratados foram caracterizados através de análises de pH, cor, DBO, DQO, turbidez, condutividade, ST e STD.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na amostra 1, observou-se a cor púrpura, característica da pernigranilina que é a forma isolante da Pani. Na amostra 2, observou-se a cor verde escuro, característica do sal esmeraldina que é a forma condutora da Pani. Através dessas observações, conclui-se que apenas o compósito da amostra 2 possui atividade fotocatalítica, confirmando que a síntese está diretamente ligada ao pH e o tempo de intumescimento.
Na caracterização por espectroscopia foram obtidos os espectros dos compósitos das amostras 1 e 2, que foram sobrepostos aos espectros do Sty-DVB e da Pani pura (Figura 01). Nota-se que as bandas características do Sty-DVB encontra-se presente nos espectros das amostras 1 e 2 dos compósitos. Por outro lado, nas bandas de absorções correspondentes ao espectro da Pani pura , apenas o espectro da amostra 2 se sobrepõe na região de 1245 cm-1, atribuída ao estiramento C – N •+ associado à condutividade e na região de 1122 cm-1, que é atribuída à deformação C – H no plano em aromático. Desta forma, o sal esmeraldina se encontra apenas no compósito da amostra 2.
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Nas análises de cor, todas as amostras tiveram uma redução, indicando que houve a quebra dos grupos cromóforos dos corantes. As amostras 2 e 3 que estavam em pH 4, tiveram os melhores resultados, confirmando as bibliografias que afirmam que a remoção da cor é mais fácil em pH baixo.
Nas análises de turbidez, condutividade, ST e STD, a maioria dos valores tiveram um acréscimo. Este resultado se deu devido à quebra de moléculas complexas e a conseqüente formação de compostos intermediários menos nocivos, que ficaram em suspensão no efluente.
Nas análises da DQO e DBO, todos os valores diminuíram, apresentando resultados satisfatórios, tornando o efluente mais fácil de ser mineralizado.
CONCLUSÕES: Através dos resultados é possível concluir que a técnica da polimerização empregada na síntese dos compósitos é dependente do pH e do tempo de intumescimento do copolímero Sty-DVB.
Os compósitos se mostrou estável e pôde ser recuperado. Seu uso em tratamentos futuros se torna viável, tornando os custos dos tratamentos menores.
No processo de depuração do efluente, através dos resultados conclui-se que a metodologia empregada é eficiente, ocorrendo a quebra dos grupos cromóforos das moléculas dos corantes, aumentando sua biodegradabilidade, principalmente em pH ácido.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: LEYVA, M. E.; BARRA, G. M. O.; SOARES, B.G. Obtenção in situ de misturas condutoras da eletricidade a base de polianilina. [1999?]. Instituto de Macromoléculas, Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, [1999?].
SANTANA, V. S.; MACHADO, N. R. C. F. Degradação fotocatalítica de efluentes de indústria têxtil empregando TiO2 e Nb2O5, sob irradiação visível. Acta Scientiarum, Maringá, v. 24, n.6, p. 1681-1686, 2002.
