II-292 DEGRADAÇÃO DO CORANTE TÊXTIL LUMACRON SE UTILIZANDO H 2 O 2 /UV

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1 II-292 DEGRADAÇÃO DO CORANTE TÊXTIL LUMACRON SE UTILIZANDO H 2 /UV Silvia Gabriela Schrank (1) Engenheira Química pela Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul. Mestre em Engenharia Química pela Universidade Federal de Santa Catarina (ENQ/UFSC). Doutora em Engenharia Química pela Universidade Federal de Santa Catarina. Pesquisadora PRODOC no Instituto de Tecnologia e Pesquisa da Universidade Tiradentes/SE. Docente do curso de Engenharia Ambiental e do mestrado em Engenharia de Processos da Universidade Tiradentes/SE. Jean Nonato Ribeiro dos Santos Graduando do 4º período em Engenharia Ambiental na Universidade Tiradentes João Bosco Ribeiro Carvalho Graduando do 4º período em Engenharia Ambiental na Universidade Tiradentes Endereço (1) : Av. Murilo Dantas, 3 Bairro: Farolândia Aracaju - SE - CEP: Brasil - Tel: + 55 (79) Fax: +55 (79) silvia_gabriela@unit.br RESUMO Corantes da indústria têxtil são fonte de contaminação ambiental. A remoção de cor do efluente têxtil tem sido ultimamente matéria de considerável interesse durante as duas últimas décadas, não somente por causa do potencial poluidor de certos corantes mas também por causa de seu efeito de coloração em corpos d água. A descarga destes efluentes introduz coloração intensiva e toxicidade ao ambiente aquático causando sérios problemas ambientais. As tecnologias atuais para a eliminação de resíduos líquidos são satisfatórias para a remoção de alguns poluentes, contudo algumas não são adequadas. Deste modo, novos processos de tratamento de efluentes, que garantam baixo nível de contaminantes vem despertando interesse dentre os quais os Processos Oxidativos Avançados (POAs). Os POAs envolvem a geração de espécies oxidantes altamente reativas e não seletivas, os radicais hidroxil (*OH), para a destruição de espécies poluentes persistentes em efluentes industriais, águas de superfície e subterrrâneas. O processo H 2 /UV é um POA que tem surgido com inúmeras vantagens sobre os outros processos principalmente por não produzir resíduos sólidos após a sua reação. Ele é todo consumido e não gera subprodutos ou resíduos sólidos. O presente trabalho vem estudar a degradação do corante têxtil Lumacron SE utilizando o processo H 2 /UV. O processo obteve boas taxas de remoção de coloração. Em ph ácido chegou a alcançar 88% de remoção de cor utilizando 1 g de peróxido de hidrogênio. A degradação também sofreu influência da concentração do peróxido de hidrogênio na reação alcançando 92% de remoção de cor utilizando,5 g H 2. A dosagem de peróxido de hidrogênio adicionada ao processo é afetada pela composição do efluente a ser tratado. PALAVRAS-CHAVE: Processo oxidativo avançado, H 2 /UV, corantes têxteis. INTRODUÇÃO Nas últimas décadas, os problemas ambientais têm se tornado cada vez mais críticos e freqüentes, principalmente devido ao desmedido crescimento populacional e ao aumento da atividade industrial. Sem dúvida, a contaminação de águas naturais tem sido um dos grandes problemas da sociedade moderna. Dentro deste contexto, o setor têxtil apresenta um especial destaque, devido a geração de grandes volumes de efluentes, os quais, quando não corretamente tratados, podem causar sérios problemas de contaminação ambiental (Kunz et al., 22). Os efluentes têxteis são tóxicos e na maioria dos casos não-biodegradáveis. Essa não biodegradabilidade é devido ao alto teor de corantes, surfactantes e aditivos, os quais, geralmente são compostos orgânicos de estrutura complexa. A cor forte é a característica mais notória do efluente têxtil. O problema da cor está associado aos corantes, especialmente aos corantes solúveis em água que são adsorvidos em quantidades insignificantes (menos de 25%) e, portanto, saem nos efluentes das estações de tratamento. Sua concentração é menor do que a de muitos outros produtos químicos encontrados nos efluentes, mas sua cor é visível até a baixas concentrações (Sarasa et al., 1998). Os corantes são moléculas orgânicas altamente estruturadas e de difícil degradação biológica (Lin e Liu, 1994). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 Estes efluentes contendo corantes quando não são corretamente tratados podem causar sérias conseqüências para o meio ambiente. As tecnologias atuais para a eliminação de resíduos líquidos são satisfatórias para a remoção de alguns poluentes. Contudo, estas acabam transferindo os poluentes da fase líquida para a fase sólida, produzindo um lodo altamente tóxico cuja disposição final em aterros sanitários é dispendiosa. Deste modo, novos processos de tratamento de efluentes, que garantam baixo nível de contaminantes, vem despertando grande interesse, dentre eles destacam-se os Processos Oxidativos Avançados, denominados POA, baseados na formação de radicais hidroxilas (*OH), que são agentes altamente oxidantes. Estes radicais podem reagir com uma grande variedade de classes de compostos promovendo sua total mineralização para compostos inócuos como a água e C. Entre os POAs, o processo de H 2 /UV tem surgido com inúmeras vantagens sobre os outros processos principalmente por utilizar um oxidante limpo : o peróxido de hidrogênio. O objetivo deste trabalho foi estudar a degradação do corante preto têxtil Lumacron SE, fornecido por uma indústria têxtil, utilizando o processo H 2 /UV. Para isso, levou-se em consideração os parâmetros como tempo de reação, dosagem o peróxido de hidrogênio e ph da solução. As reações foram conduzidas em um reator em batelada com volume total de 1 litro. O desenvolvimento desse trabalho contou com o apoio financeiro da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Sergipe (FAP-SE). MATERIAIS E MÉTODOS Um reator em batelada foi usado para a realização dos testes experimentais de remoção de cor do corante preto têxtil Lumacron SE (fornecido por uma indústria têxtil da Região de Aracaju/SE) pelo processo de H 2 /UV. O volume total da suspensão no sistema foi 1 ml, sendo que a mistura reacional foi mantida sob agitação constante. Foi usada uma lâmpada de vapor de mercúrio de média pressão de 125 W como fonte UV dentro de um tubo de quartzo. O reator possui parede dupla para manter a temperatura constante de 3º pela circulação de água. O ph da solução aquosa foi inicialmente ajustado para 3, 7 e 11, utilizando NaOH e HCl, conforme a reação, através de um phmetro Micronal B474. Após o pré-aquecimento da fonte de luz UV, procedia-se o início das reações adicionando diferentes dosagens de peróxido de hidrogênio (35%, Synth) e após determinados intervalos de tempo alíquotas da solução foram retiradas periodicamente. As análises de cor das alíquotas retiradas foram analisadas no espectrofotômetro HACH DR 25. A concentração da solução de corante foi determinada por uma curva padrão com diferentes dosagens de corante e determinada as respectivas absorbâncias no espectrofotômetro Hach. RESULTADOS E DISCUSSÃO Por causa das inerentes vantagens (isto é, nenhuma formação de lodo, significante redução na DQO e cor, em relativo curto espaço de tempo, e fácil manuseio), o sistema H 2 /UV é visto como um dos Processos Oxidativos Avançados mais usados para o tratamento de poluentes perigosos/refratários observados em águas e efluentes (Alaton et al., 22). Para examinar o efeito do ph e concentração de H 2 na eficiência da remoção de coloração do Corante Lumacron SE pelo tratamento H 2 /UV, este processo foi conduzido por 2 horas variando o ph (3, 7 e 11) e a dosagem de peróxido de hidrogênio (;,25;,5;,75; 1;2 g) que foram inicialmente adicionadas à reação utilizando uma solução de 1 ppm de corante. Durante as reações nos phs 7 e 11, o ph da solução diminui devido a formação de intermediários ácidos. Não ouve remoção de coloração na reação contendo somente H 2 (,5 g) sem a fonte UV. Primeiramente foram realizadas reações com 1 g H 2 em três diferentes phs: 3, 7 e 11, conforme Figura 1. Verificou-se que no ph ácido ouve uma melhor remoção de coloração e isso está de acordo com Crittenden et al. (1999), onde afirma que no meio alcalino a forma dissociada do peróxido de hidrogênio (H - ) reage com os radicais hidroxil formados mais rápido do que o peróxido de hidrogênio e assim diminuindo a eficiência deste processo em altos phs. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 1 8 Remoção de cor (%) 2 ph 3 ph 7 ph Tempo (min) Figura 1: Remoção de cor do Corante Preto Lumacron SE em diferentes phs, [H 2 ] = 1 g. [corante] = 1ppm e fonte de radiação 125W. Encontrado o melhor ph da reação foi feito o estudo da melhor concentração de peróxido de hidrogênio a ser adicionada à reação. A remoção de cor do corante Lumacron SE submetido a reações com diferentes dosagens de peróxido de hidrogênio é mostrado na Figura 2. Foi verificado que a eficiência do processo aumentou proporcionalmente até a dosagem de,5 g de peróxido de hidrogênio, após este ponto a eficiência diminui um pouco devido a sobra de peróxido de hidrogênio no meio reacional, o qual atuou como um agente sequestrante dos radicais hidroxil. Segundo Alnaizy e Akgerman (2) e Crittenden et al. (1999), a altas concentrações de peróxido de hidrogênio, ele atua como um sequestrante de radicais hidroxil, desta forma diminuindo a concentração de radicais hidroxil no meio reacional e assim diminuindo a eficiência da reação remoção de cor (%) tempo (min) g H 2,25g H 2,5g H 2,75g H 2 1g H 2 2g H 2 Figura 2: Remoção de cor do Corante Preto Lumacron SE em diferentes concentrações de peróxido de hidrogênio, ph = 3, [corante] = 1 ppm, fonte de radiação 125 W. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 De acordo com Crittenden et al. (1999), a baixas concentrações de H 2 os radicais hidroxil gerados da fotólise direta do peróxido de hidrogênio são os principais responsáveis pela diminuição do Carbono Orgânico Total (COT) mineralização dos compostos de carbono resultando em C e H 2 O. Enquanto, peróxido de hidrogênio reage com estes radicais, ele também pode atuar como um agente inibidor para a eliminação de COT. Após encontrar o melhor ph e dosagem de peróxido de hidrogênio a ser adicionado à reação foi feito um estudo da variação da concentração inicial do corante degradado em função do tempo. Foram realizadas reações de degradação da coloração variando a concentração do corante em 2,, 8 e 1 ppm, no melhor ph e dosagem de peróxido de hidrogênio já anteriormente encontrado. A Figura 3 mostra esta variação da degradação de diferentes concentrações iniciais do corante em função do tempo Corante, ppm t, min Figura 3: Remoção de cor do Corante Preto Lumacron SE em diferentes concentrações iniciais do corante, ph = 3, [H 2 ] = 1 g, fonte de radiação 125W. Encontrados o melhor ph, dosagem de peróxido de hidrogênio e variação da concentração do corante em função do tempo foi feito um estudo da cinética de degradação do corante preto têxtil Lumacron SE. Estes resultados são mostrados na Figura 4, onde mostra que a degradação do corante seguiu uma cinética de primeira ordem. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 ,8 r, mg/l.min,7,,5,,3,2,1, C, mg Figura 4: Cinética de degradação do corante Lumacron SE a diferentes concentrações iniciais. ph = 3, [H 2 ] = 1 g e fonte de radiação 125 W. CONCLUSÕES A degradação do corante preto disperso Lumacron SE realizada pelo processo H 2 /UV obteve boas taxas de remoção de coloração. Em ph ácido (3,) alcançou a remoção de 88% de descoloração, utilizando 1 g de H 2 na reação. Já variando a concentração de H 2 chegou a alcançar 92% de remoção de coloração utilizando,5 g de H 2. A cinética de degradação do corante preto Lumacron SE seguiu uma cinética de primeira ordem Os resultados de descolorização dependeram primeiramente da concentração do peróxido de hidrogênio. Contudo, há uma concentração ótima na qual o efeito de descolorização é afetado. O valor desta concentração depende da composição do efluente a ser tratado. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ALATON, I.; BALCIOGLU, I.A.; BAHNEMANN, D.W. Advanced oxidation of a reactive dyebath effluent: comparison of O 3, H 2 /UV-C and Ti /UV-A. Water Research 36, pp , ALNAIZY, R and AKGERMAN, A. Advanced oxidation of phenolic cmpounds. Advances in Environmental Research 4, pp , CRITTENDEN, J.C.; HU, S.; HAND, D.W.; GREEN, S.A. A kinetic model for H 2 /UV process in a completely mixed batch reactor. Water Research 33, pp , KUNZ, A.; PERALTA-ZAMORA, P.; MORAES, S.G.; DURÁN,N. Novas tendências no tratamento de efluentes têxteis. Química Nova Vol. 25, No. 1, pp , LIN, S.H. and LIU, W.Y. Treatment of textile wastewater by ozonation in a packed-bed reactor. Environmental Technology 15, pp , SARASA, J.; ROCHE, M.P.; ORMAD, M.P.; GIMENO, E.; PUIG, A.; OVELLEIRO, J.L. Treatment of a wastewater resulting from dyes manufacturing with ozone and chemical coagulation. Water Research 32, pp , ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5