II-311 DESTRUIÇÃO DE AZO-CORANTES COMERCIAIS EM EFLUENTES TÊXTEIS POR PROCESSO FOTOCATALÍTICO

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1 II-311 DESTRUIÇÃO DE AZO-CORANTES COMERCIAIS EM EFLUENTES TÊXTEIS POR PROCESSO FOTOCATALÍTICO Karen Márcia Rodrigues Paiva (1) Graduada em Química Industrial, pela Universidade Estadual da Paraíba, UEPB (2004). Carla Edeltrudes Pontes Baracuhy Graduada em Química Industrial, pela Universidade Estadual da Paraíba, UEPB (2004). Carlos Antonio Pereira de Lima Mestre em Engenharia Química, UFPB (1992), Doutor em Engenharia Mecânica, UFPB (2002). Professor do Departamento de Química Universidade Estadual da Paraíba (UEPB). Geralda Gilvania Cavalcante de Lima Mestre em Engenharia Química, UFPB (1992), Doutor em Engenharia Mecânica, UFPB (2002). Professor do Departamento de Química Universidade Estadual da Paraíba (UEPB). Chefe do Departamento de Química - Universidade Estadual da Paraíba (UEPB). Fernando Fernandes Vieira Mestre em Engenharia Química, UFPB (1989), Doutor em Engenharia Mecânica, UFPB (2002). Professor do Departamento de Química Universidade Estadual da Paraíba (UEPB). Endereço (1) : Rua Delzo Donato, 84; Bela Vista; Campina Grande - PB; CEP: ; Brasil - Tel: (83) ; kdani@terra.com.br RESUMO No presente trabalho foi estudado a degradação fotocatalítica do corante cassafix CA-GE, o qual é largamente empregado na indústria têxtil. A degradação foi realizada em um reator de batelada, usando como fotocatalisador o em suspensão e lâmpadas germicidas como fonte de radiação ultravioleta. A degradação do corante foi comprovada através da redução da concentração após irradiação em comprimento de onda de 256 nm, e medidas em espectofometro em comprimento de onda no valor de 670 nm, tendo uma eficiência mais favorável em ph = 4,0 com processo de duração de 5:00 hs e uma percentagem do fotocatalisador de 0,5%. De acordo com os resultados obtidos, o processo fotocatalítico apresenta-se como uma excelente metodologia para remoção de cor e degradação de corantes presentes em efluentes têxteis, sendo capaz, em alguns casos, de transformá-los em espécies inócuas. PALAVRAS-CHAVE: Oxidação fotocatalítica, Azo-corantes, Efluentes têxteis. INTRODUÇÃO Diante dos problemas ambientais causados pela poluição, que vêm se tornando cada vez mais críticos e freqüentes, os tratamentos convencionais de efluentes derivados da indústria têxtil apresentam alguns inconvenientes na degradação de corantes. Muitos métodos simplesmente transferem o problema de um lugar para outro, separando os corantes da fase líquida, como por exemplo, adsorção em carvão ativado, estes implica em problemas de contaminação ambiental, por não destruir o corante nem a matéria orgânica, e sim transferir o problema (BRAILE E CAVALCANTI, 1979). Os efluentes têxteis caracterizam-se por serem altamente coloridos, devido à presença de corantes que não se fixam por completo na fibra durante o processo de tingimento, causando assim grandes problemas ambientais. Existem atualmente várias classes de corantes classificados segundo sua fixação, por exemplo, ácido, direto, básico, de mordente, azóicos, reativos entre outros, sendo este último o mais utilizado a nível mundial (ARAÚJO & CASTRO, 1984) A poluição de corpos d água com estes compostos provocam, além da poluição visual, alterações em ciclos biológicos afetando principalmente processos de fotossíntese. Além deste fato, estudos têm mostrado que algumas classes de corantes, principalmente azo-corantes, e seus subprodutos, podem ser carcinogênicos e/ou mutagênicos. Devido a estas implicações ambientais, novas tecnologias têm sido buscadas para a degradação ou imobilização destes compostos em efluentes têxteis. (Araújo e Castro, 1984) ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 Algumas técnicas de tratamento como as fundamentadas em processos de coagulação, seguidos de separação por flotação ou sedimentação, apresentam uma elevada eficiência na remoção de material particulado. No entanto, a remoção de cor e compostos orgânicos dissolvidos mostram-se deficientes. Em função destes inconvenientes, existe uma certa predileção pela utilização de processos que realmente possam degradar as espécies de interesse. Um processo alternativo para eliminar a contaminação do meio ambiente por corantes é a oxidação desses materiais por meio do processo fotocatalítico, na presença de óxidos ( ) ou de sistemas metal-óxido (Ag/ ) como semicondutores. Um destes é a fotocatálise que consiste na combinação de fotoquímica e catálise, onde se faz necessário à presença de luz UV e de um catalisador para conduzir a reação química. Uma reação fotoquímica é um processo que deve ser precedido por absorção de radiação com uma quantidade de energia apropriada por uma molécula ou partícula. (LIMA, 2002). O objetivo principal do estudo é a Degradação Fotocatalítica de Azo-Corantes Têxteis, onde é avaliado a influência de parâmetros operacionais no processo, tais como: ph, concentração do poluente e a carga do catalisador. Por fim evitar a perturbação aquática e a poluição visual causada pelas substâncias liberadas pelo corante. MATERIAIS E MÉTODOS Os experimentos foram realizados no Laboratório de Saneamento Ambiental (LSA) do Departamento de Química da Universidade Estadual da Paraíba. O sistema experimental consiste de um reator fotocatalítico (Figura 1), irradiado por lâmpadas que emitem radiação no comprimento ultravioleta (254 nm). O fotocatalisador foi mantido em suspensão mediante o uso de agitador eletromagnético. Figura 1 Reator Fotocatalítico de batelada Inicialmente foram preparadas soluções estoque dos corantes com concentrações de 3000 mg/l. A partir destas soluções, foram preparadas por diluição, soluções contendo 150 mg/l, 125 mg/l, 100 mg/l, 75 mg/l, 50 mg/l e 25 mg/l. As amostras foram irradiadas em um reator do tipo batelada. O mesmo foi iluminado com três lâmpadas germicidas de 15W que emitiram radiações ultravioleta (UV) no comprimento de onda de 254 nm. Os experimentos tiveram a duração de 5 horas sendo que a cada 30 min uma amostra era retirada para o acompanhamento da cinética de degradação de acordo com os parâmetros estudados como o ph, e a carga do fotocatalisador. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 RESULTADOS Os resultados são apresentados nas subseções seguintes onde cada parâmetro é mostrado na influência da degradação do corante Influência da Carga de Catalisador A figura 2 mostra a influência da carga do fotocatalisador na degradação do corante. Observa-se que, para as concentrações mais altas, em aproximadamente 100 min de tratamento já se atinge a máxima remoção de cor do efluente, o valor máximo obtido foi de 95 % de redução na cor inicial. Concentração adimensional C/C 0 1 % 0,1 % 0,3 % 0,5 % Tempo de irradiação(min) Figura 2. Efeito da carga do catalisador sobre a taxa de degradação. (ph = 4,0; radiação UV). Influencia do ph Na figura 3 mostra a degradação do corante em relação às mudanças de ph, é possível observar a degradação do corante com relação às variações do ph, mostrando a influência que o mesmo exerce na degradação. Nestas condições utilizadas, observou-se que em ph ácido há uma maior degradação para qualquer carga de catalisador utilizada, chegando a 100 % para uma maior carga de catalisador de 0,3% em 330 minutos de radiação. Os resultados obtidos concordam com os de Al-Qaradawi e Salman (2002). Efeito da concentração inicial do corante O efeito da concentração inicial do corante é mostrada na figura 4, verifica-se, assim, que quanto menor a concentração inicial do corante na amostra, maior a sua degradação, neste caso com o corante mais concentrado ira absorver radiação UV diminuindo a eficiência do processo. Efeito da concentração inicial do corante O efeito da concentração inicial do corante é mostrada na figura 5, verifica-se, assim, que quanto menor a concentração inicial do corante na amostra, maior a sua degradação, neste caso com o corante mais concentrado ira absorver radiação UV diminuindo a eficiência do processo. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Concentração admensional C/C 0 ph = 4,0 ph = 7,0 ph = Tempo de irradiação (min) Figura 3. Efeito do ph sobre a taxa de degradação ( 0,3 %, radiação UV) C20ppm C30ppm C/Co Tempo de Radiação(min) Figura 4. Efeito da concentração inicial do corante sobre a taxa de degradação ( 0,3 %, radiação UV) CONCLUSÕES Os resultados mostram que para a degradação do corante cassafix CA-GE recomenda-se à concentração do fotocatalisador de 0,5% em ph ácido de valor 4,0, por ter havido uma melhor eficiência no processo e, principalmente, por ter alcançado o objetivo do estudo que foi a total destruição do corante em praticamente 100 min de irradiação. O processo fotocatalítico apresenta-se como uma excelente metodologia para remoção de cor e degradação de corantes presentes em efluentes têxteis. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ARAÚJO, M; CASTRO, E. M.M.; Manual de Engenharia Têxtil; Ed: Fundação Colouste Gulbenkian,vol. II; Lisboa, setembro de BRAILE, P. M.; CAVALCANTI, J. W. A.; Manual de Tratamento de Águas Residuárias Industriais; Ed: CETESB; São Paulo, LIMA, C. A. P.; Contribuição ao Desenvolvimento de um Reator Fotocatalítico Solar: Estudos de Parâmetros Radiativos ; Tese de Doutorado, março de 2002, João Pessoa PB. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5