ÁREA: Ambiental
TÍTULO: Utilização de ácidos orgânicos como co-catalisadores na reação do tipo Fenton para oxidação do azul de metileno
AUTORES: Magalhães, K.T. (UFLA) ; Ramos, P.H. (IFCE) ; Resende, E.C. (UFLA) ; Guerreiro, M.C. (UFLA)
RESUMO: As reações do tipo Fenton são muito utilizadas na oxidação de compostos
orgânicos no meio aquoso, o uso de co-catalisadores vêm sendo estudado a fim de
aumentar a atividade do processo e permitir que a reação se processe em valores
de pH mais altos. Neste trabalho foi avaliado o efeito dos ácidos dipicolínico
(PDC) e o ácido picolínico (PIC) utilizados como co-catalisadores na reação do
tipo Fenton para oxidação do composto orgânico modelo azul de metileno (AM) em
meio aquoso. Foram testados a eficiência dos ácido como co-catalisadores em
reações in situ variando concentração de catalisador, pH, e concentração de
H2O2. Os co-catalisadores mostraram-se eficientes na oxidação do AM removendo
quase 100% da coloração. Os resultados mostraram que o mecanismo de oxidação
ocorre via radicalar.
PALAVRAS CHAVES: oxidação; ácidos; reações tipo Fenton
INTRODUÇÃO: Nas últimas décadas, os problemas relacionados à poluição ambiental têm
aumentado de forma significativa, a utilização indiscriminada de defensivos
agrícolas, o descarte inadequado de efluentes, contendo elevada taxa de
compostos orgânicos, os derramamentos de petróleo são práticas que tem
contribuído expressivamente com a poluição dos recursos hídrico.
É crescente a busca por novos sistemas de tratamentos que garantam,
principalmente, uma remoção eficiente dos contaminantes. Entre esses processos
de tratamento podemos destacar os processos oxidativos avançados (POAs) que
envolvem a formação de radicais hidroxila (OH●) que são altamente oxidante e
podem reagir com uma grande variedade de compostos tóxicos e recalcitrantes,
podendo pomover a total mineralização destes.
Dentre os POAs destaca-se o sistema Fenton que consite na geração do radical
OH● pela reação entre o íon ferroso (Fe2+) e H2O2 . A reação Fenton em sua forma
convencional é eficiente no tratamento de contaminantes, mas traz como grande
inconveniente a necessidade do pH estar próximo de 3, dificultando sua aplicação
in-situ exigindo a adição de grandes quantidades de ácidos fortes no local
contaminado, além de ser uma reação estequiométrica em relação do íons de ferro
(II). Co-catalisadores vêm sendo utilizados em reações do tipo Fenton a fim de
estabilizar o ferro em uma faixa mais ampla de pH o que torna sua aplicação in-
situ mais viável em relação ao sistema Fenton convencional. Diante do contexto
este trabalho tem como objetivo de avaliar o efeito dos ácidos PDC (piridina 2-
6-dicarboxílico) e o PIC (piridina 1-carboxílico) utilizados como co-
catalisadores na reação do tipo Fenton para oxidação do composto orgânico modelo
azul de metileno (AM) em meio aquoso.
MATERIAL E MÉTODOS: Os testes catalíticos in situ variando a concentração de catalisador foram
realizados a partir das soluções de ferro III (5 mmolL-1) e dos ácidos PIC e PDC
(10 mmolL-1). As proporções utilizadas foram 1:2 ferro/ácido (PIC e PDC). A
cinética de degradação foi realizada utilizando 20 ml da solução do composto
orgânico (AM) (50 mg L-1 ), 0,01 mL de H2O2 (30%) e alíquotas de ferro e
ligantes em diferentes concentrações. Os testes de variação do pH foram
realizados utilizando 20 ml da solução do composto orgânico (AM) ( 50 mg L-1 ),
0,01 mL de H2O2 (30%), 0,025 mL da solução de ferro III (5 mmol L-1 ) e dos
ácidos PIC e PDC (10 mmol L-1 ). O pH das soluções foram ajustados com ácido
nítrico ou hidróxido de sódio, utilizando um pHgametro Tecnal. Os teste
catalíticos variando a concentração de H2O2 foram realizados utilizando 20 ml da
solução do composto orgânico (AM) (50 mg L-1 ), 0,1ml de solução de
ferro III (5 mmolL-1) e peróxido de hidrogênio (30%) na concentrações
(0,004molL-1; 0,011molL-1; 0,022molL-1; 0,044molL-1 ). Em intervalos pré-
determinados alíquotas foram retiradas e a concentração do AM determinada por
espectrofotometria UV-VIS (Shimadzu-UV-1601 PC) no comprimento de onda 665 nm,
característico do corante AM.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Uma das maneiras de avaliar de forma indireta a atividade catalítica de um
catalisador do tipo redox é medindo a capacidade que o composto tem de gerar
radicais •OH por meio da decomposição do peróxido de hidrogênio. A
decomposição do peroxído de hidrogênio na presença do composto orgânico tem
caráter investigativo para ocorrência de reações competitiva na decomposição do
H2O2. As decomposições de H2O2 na presença de Fe-PDC, Fe-PIC e Fe a evolução de
O2 é fortemente inibidada pela presença do composto orgânico sugerindo que o
processo seja via radicalar (Figura 1). Os resultados sugerem ainda que esses
compostos estejam participando de processos competitivos durante a decomposição
(RAMOS, 2011) . Os co-catalisadores mostraram-se eficientes na remoção da
coloração em pH 2,0 e 4,0 já para o ferro somente em pH 2,0. Os co-catalisadores
permitem que a reação ocorra em pH maiores. Vale ressaltar que não foi feita
adição de ácido em pH=4,0 sendo esse considerado natural, ou seja, ápos a adição
dos co-catalisadores na solução AM (pH ~ 7,0) ocorre uma redução do pH. Embora o
pH do meio reacional seja ácido é superior aos utilizados nas reações de Fenton
convencional em que o pH varia de 2 e 3 (DUTTA et al.,2001).As concentrações de
peróxido de hidrogênio utilizadas não influenciaram na remoção da coloração
utilizando o PDC e o PIC. As reações mostraram-se mais eficientes com maiores
concentrações de Ferro. O processo Fenton e em suas variações, o Ferro é
responsável por catalisar a decomposição de peróxido de hidrogênio para a
geração do radical hidroxila e obviamente quanto mais ferro estiver no meio
reacional, mais rápida será essa reação. O PDC mostrou-se mais eficiente quando
comparado oa ferro e o PIC em concentrações menores (Figura 2)
Decomposição de peróxido de hidrogênio na presença de água e AM
Teste de atividade catalítico
a: Decomposição do peróxido de hidrogênio em água e
azul de metileno
Efeito da concentração na oxidação do azul de metileno in situ. Os co-
Teste de atividade catalítica: Variação da
concentração de co-catalisador na oxidação do azul
de metileno em meio aquoso.
CONCLUSÕES: A utilização dos ácidos PDC e PIC como co-catalisadores mostraram-se eficiente na
oxidação do azul de metileno removendo quase 100% da coloração para as
concentrações testadas.
Os co-catalisadores mostrara-se eficientes na oxidação do azul de metileno em pH 2
e 4 sendo que para o Fe puro a oxidação só foi eficiente em pH 2.
As concentrações de peróxido de hidrogênio utilizadas não influenciaram na
eficiência da reação. Pelos testes de decomposição do peróxido de hidrogênio o
mecanismo de oxidação se processa via radicalar.
AGRADECIMENTOS: Ao IFCE, CAPQ-UFLA, CNPq e CAPES
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: DUTTA, K.; MUKHOPADHYAY, S.; BHATTACHARJEE, S.; CHAUDHURI, B. Chemical oxidation of methylene blue using a Fenton-like reaction. Journal of Hazardous Materials, Amsterdam, v.84,n. 1, p. 57-71, June 2001.
RAMOS, P. H. Complexos metálicos (ferro, níquel e cobalto) em sistemas de oxidação do tipo Fenton: reações e mecanismos, 2011, 114p. Tese ( Doutorado em Agroquímica )- Universidade Federal de Lavras
