ÁREA: Ambiental
TÍTULO: Descoloração do Remazol Amarelo utilizando fotocatálise heterogênea com uso de luz negra
AUTORES: SILVA, V.F. (UFPE) ; ROCHA, O.R.S. (UFRN) ; MEDEIROS,J.G. (UFPE) ; WEBER,I.T. (UFPE) ; SILVA,V.L. (UFPE)
RESUMO: Este trabalho teve por objetivo avaliar a descoloração do Remazol Amarelo por fotocatálise utilizando reator de luz negra. Elaborou-se um planejamento fatorial e as variáveis massa do catalisador (TiO2), tempo de exposição a radiação UV e pH, foram avaliadas utilizando como resposta o percentual de descoloração do corante, analisada por meio da absorbância, utilizando espectro UV-VIS. O melhor resultado, 79,5% da remoção da coloração do Remazol Amarelo, foi obtido com 6 horas de exposição à radiação em pH 6 e 0,1 g de TiO2 . A análise estatística revelou que apenas o tempo apresentou efeito significativo.
PALAVRAS CHAVES: fotocatálise, remazol amarelo, luz negra.
INTRODUÇÃO: O lançamento de efluentes sem tratamento no meio ambiente causa grandes impactos ambientais. Efluentes coloridos são características principais dos efluentes das indústrias têxteis, oriundos dos processos de impregnação no tecido em que considerável percentual de corante não é absorvido, sendo descartado em seu efluente. Isto é alarmante, considerando-se que essa perda representa um lançamento de 1,2 tonelada por dia desses compostos ao meio ambiente (GUARATINI & ZANONI, 1999).
Sendo os processos convencionais não eficazes para o tratamento de efluentes têxteis. Os Processos Oxidativos Avançados são uma alternativa viável, pois além de simples operação, se caracterizam pela degradação completa de grande parte dos compostos orgânicos.
Para um processo fotocatalítico eficiente, é necessária a escolha de um catalisador e uma fonte de radiação capaz de ativá-lo. Dentre os catalisadores, o semicondutor dióxido de titânio (TiO2), é bastante utilizado, por ser fotoestável, não-tóxico e apresentar boa estabilidade química.
Além desses fatores, a fotocatálise também é influenciada pelo pH inicial da solução, a concentração do catalisador e o tempo de exposição à radiação. Entretanto, para avaliar todas estas variáveis, utilizamos uma ferramenta bastante eficaz: o planejamento fatorial.
O planejamento fatorial trata-de de uma avaliação preliminar que tem como objetivo investigar os efeitos causados pelas variáveis e suas interações, pois permite relacionar as variáveis estudadas em conjunto (BARROS NETO, SCARMINIO, BRUNS, 2001).
O objetivo deste trabalho foi avaliar a possibilidade de descoloração do corante Remazol Amarelo dentro das condições experimentais, bem como investigar a influencia das variáveis: massa do catalisador, tempo de exposição à radiação UV e pH.
MATERIAL E MÉTODOS: O dióxido de titânio P-25 fornecido pela Degussa (P25, 80% anatase, 20% rutile; tamanho da partícula, 20 e 30 nm; BET 55 m2 g_1 ) (LU et al.,2008).
O pH foi ajustado utilizando soluções de NaOH a 0,05 M e H2SO4 a 0,04 M.
As amostras foram agitadas com bombas de pequeno fluxo (Resun AC-1500) introduzindo continuamente oxigênio.
A radiação UV-A foi promovida por três lâmpadas negras de 20 W emitindo radiação na região de 365 nm.
O estudo realizado seguiu um planejamento fatorial 23. Uma vez determinado a concentração inicial do corante, o tipo de fotocatalisador e a radiação, as variáveis determinantes na reação de fotocatáise foram restringidas ao tempo de exposição à radiação, a massa de fotocatalisador e o pH do meio. Os níveis estudados no planejamento fatorial foram: tempo de 5 e 7 horas de exposição a radiação, massa de 0,075 e 0,125 g TiO2, pH 5 e 7; resultando em 8 experimentos. Entretanto, para possibilitar a medida do erro no planejamento fatorial, acrescentou mais duas repetições no ponto central: com tempo de 6 horas de exposição à radiação, massa de 0,1g de TiO2 e pH 6.
A concentração inicial do corante foi mantido constante, 100 ppm. A solução foi preparada e imediatamente utilizada na reação, para cada experimento foi utilizado 150 ml. Imediatamente após a exposição à radiação, as amostras foram centrigudas a 5 rpm por 30 minutos e filtradas com filtro em microfibra de vidro de 0,8 a 8,0 micra, a fim da retenção do catalisador.
A leitura da absorção foi realizada no espectrofotômetro UV-VIS. A análise estatística foi realizada através do programa Statistic 6.0.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Observando os dados da Tabela 1, o resultado que apresentou melhor eficiência foi obtido no ponto central, com média de 77,6% de remoção da coloração do corante. Tariq et al (2008) realizou a fotocatálise dos corantes ácido azul 45 e alaranjado de xilenol com suspensões de TiO2 sob radiação UV observando degradação de 51% e 73% respectivamente.
Pode-se atribuir este resultado ao pH do meio, conforme foi verificado por Caliman et al. (2007) que realizaram a fotodegradação do Alcian Blue 8 GX na presença de suspensões de TiO2 com pH da solução variando de 4.2 a 7.4 encontrando maior atividade fotocatalítica em pH 6.3. De acordo com Lu et al. (2008), o ponto zero de carga (pzc) do TiO2 (Degussa P25) é pH 6.25, onde a concentração de grupos protonados e desprotonados na superfície das partículas do semicondutor é igual.
Para avaliar a significância estatística das variáveis, fez-se a análise do valor de P. Os valores de p obtidos através do planejamento fatorial para a variável pH foi de 0,498, tempo de radiação 0,046 e massa de catalisador 0,055. Observa-se, então, que apenas o tempo de radiação apresenta valor de p<0,05 e os demais, inclusive as interações entre as variáveis, apresentaram p>0,05 revelando que o tempo foi a única variável estatisticamente significativa.
Através da Figura 1, é possível estimar os efeitos das variáveis ao nível de significância de 95%. O pH apresentou um efeito negativo ( -1,85). O tempo de exposição à radiação e a massa de catalisador apresentaram efeitos positivos. Passando o tempo e a massa do nível inferior para o nível superior observa-se um aumento da remoção de coloração de 25,5% e 21,1% respectivamente. Lembrando-se que, esses valores são apenas válidos dentro do intervalo estudado e condições experimentais avaliadas.
CONCLUSÕES: A utilização da suspensão de TiO2 na descoloração do Remazol Amarelo mostrou eficiência de 77,6% em pH 6. A utilização deste pH aparenta ser de relevante importância, pois proporcionou melhor eficiência fotocatalítica.
Como análise preliminar, a análise estatística mostrou que o tempo foi, dentro do experimento realizado, a variável com efeito estatisticamente significativo.
AGRADECIMENTOS: Universidade Federal de Pernambuco-UFPE
Universidade Federal do Rio Grande do Norte-UFRN
CNPq
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BARROS NETO, B.; SCARMINIO, I. S., BRUNS, R. E. 2001, Como Fazer Experimentos - Pesquisa e Desenvolvimento na Ciência e na Indústria. Campinas, SP: Editora da Unicamp. V. 1. 401p.
CALIMAN, A. F.; COJOCARU, C.; ANTONIADIS, A.; POULIOS, I. 2007 Optimized photocatalytic degradation of Alcian Blue 8 GX in the presence of TiO2 suspensions. Journal of Hazardous Materials 144: 265 a 273.
LU, C.-S.; MAI, F.-D.; WU, C.-.; WU, R.-J.; CHEN, C.-C. 2008 Titanium dioxide-mediated photocatalytic degradation of Acridine Orange in aqueous suspensions under UV irradiation. Dyes and Pigments 76 : 706 a 713.
GUARATINI, C. C. I.; ZANONI, M. V. B. 1999 Corantes Têxteis. Revista Química Nova, São Paulo, 23: 71-78.
TARIQ, M. A.; FAISAL, M.; SAQUIB M.; MUNEER, M. 2008 Heterogeneous photocatalytic degradation of an anthraquinone and a triphenylmethane dye derivative in aqueous suspensions of semiconductor Dyes and Pigments 76 : 358 a 365.
