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Degradação do corante tartrazina por fotocatálise

Publicado em 01/06/2017 às 16:27:08

Resumo

Um dos problemas ambientais mais recorrentes nos últimos anos trata-se da contaminação de recursos hídricos por efluentes indústrias, os quais apresentam diversos poluentes com estruturas variadas que os tratamentos convencionais não apresentam eficiência para sua remoção. Neste contexto insere-se uma variedade de corantes, utilizados por industrias de diferentes segmentos, como por exemplo o corante tartrazina, o qual apesar de bastante utilizado apresenta relatos de, em altas concentrações ingeridas diariamente, causar reações alérgicas, danos ao sistemas respiratório e órgãos como o estômago. Um dos tratamentos mais estudados para a remoção desses corantes vem a ser os processos oxidativos avançados, os quais se baseiam da liberação do radical hidroxila, o qual vem a ser um forte oxidante. Dentre os processos mais estudados se encontram a fotocatálise com peróxido de hidrogênio ou com dióxido de titânio, os quais atuam como catalisadores da reação. O objetivo deste trabalho foi investigar o processo de degradação do corante tartrazina por fotocatálise, utilizando-se peróxido de hidrogênio ou dióxido de titânio como catalisador, bem como averiguar o efeito da concentração do peróxido, da presença de oxigênio para o dióxido de titânio, da adsorção do corante sobre o dióxido, e suas determinadas ordens e cinéticas de reação. Para a realização de experimento foi utilizado um reator fotocatalítico com duas lâmpadas germicidas de 15 W de potência, como fonte de radiação UV, inseridas em tubo PVC por onde a solução era bombeada. O reator foi operado em bateladas e as amostras foram analisadas por espectrofotometria em comprimento de onda determinado por varredura da solução. O procedimento, operando por duas horas, obteve resultados eficientes para a remoção de cor da solução, tendo a fotólise apresentado remoção de 72%, a fotocatálise com peróxido de hidrogênio, 100%, e a fotocatálise com dióxido de titânio, 82%. O aumento da concentração de peróxido mostrou-se favorável ao aumento da eficiência de degradação. Do mesmo modo mostrou-se a presença de oxigênio, como um aceptor de elétrons para o dióxido de titânio. O processo demonstrou não sofrer forte interferência por adsorção do corante sobre o semicondutor. As ordens de reações encontradas paras os experimento foram de 0 e 1. A fotocatálise demonstrou-se eficiente para a degradação do corante.

Introdução

A própria natureza, ao longo do ciclo da água se responsabiliza, de certo modo, pelo tratamento da água, entretanto o crescimento da atividade industrial aliado a outras atividades nos últimos anos fez com que em vários casos este sistema natural se tornasse supersaturado. A incorporação de novas tecnologias a processos industriais vêm elevando e diversificando cada vez mais a introdução de matéria e energia ao meio ambiente. Os corpos hídricos utilizados como fonte de captação de água acabam sendo também submetidos à disposição de efluentes industriais, caracterizada como uma das principais fontes de poluição desse recurso natural.

As indústrias alimentícia, têxtil e farmacêutica contam com uma grande taxa no uso de corantes, dos quais grande parte são lançados ao meio ambiente, seja na sua produção ou aplicação. Efluentes com alta taxa de corantes já demonstraram interferir nos processos de fotossíntese de sistemas aquáticos, podendo ainda serem tóxicos, carcinogênicos e mutagênicos (KUNZ et al., 2002; MECHICHI et al., 2006).

A fim de eliminar uma série de riscos à saúde humana, por meio de contaminação dos recursos hídricos com efluentes industriais, foram criadas legislações como a Resolução CONAMA Nº 357/2005 a qual dispõe sobre a classificação de corpos de água, diretrizes gerais para o enquadramento e condições e padrões de qualidade das águas e a Resolução CONAMA Nº 430/2011 a qual complementa a CONAMA 357/2015 dispondo sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes e sobre as diretrizes para gestão de efluentes.

A imposição de padrões de lançamento levou as indústrias a implementaram tecnologias nos tratamentos de seus efluentes para se adequarem aos padrões de lançamento. Segundo Giordano (2004), o primeiro passo deve ser a revisão do processo produtivo buscando-se diminuir as perdas, sejam elas de produtos, matérias primas, vazamentos e/ou desperdício de energia, de modo que para tal, seja analisada a atualidade do processo, bem como sua manutenção.

A partir do momento em que o processo já foi otimizado, resta buscar formas de tratamento dos efluentes. Estes se dividem em biológicos, físicos e químicos, tal que a escolha do método a ser usado ficará prioritariamente em função do tipo de efluente a ser tratado e a eficiência que se busca. De modo geral, busca-se por uma tecnologia que além de reduzir as formas contaminantes não gere mais resíduos a serem retirados em processos posteriores (FREIRE, et al., 2000).

Dentre os tratamentos estudados para efluentes industriais, alguns dos mais promissores atualmente são os denominados de Processos Oxidativos Avançados (POAs). A ideia é fundamentada com base na liberação do radical hidroxila (•OH), o qual além de ser altamente reativo, é um forte oxidante, não seletivo, e tem como o objetivo reduzir o composto contaminante a uma molécula simples, ou até mesmo mineralizá-lo (LEGRINI; OLIVEIROS; BRAUN, 1993).

Vários são os estudos nos processos de liberação do radical hidroxila, sendo os mais comuns: fotólise, fotocatálise, e as oxidações, sejam com peróxido de hidrogênio ou ozônio, sendo que é ainda também estudada a combinação desses processos (BRITTO; RANGEL, 2008).

A oxidação por meio da associação entre ultravioleta com peróxido (UV/ H2O2) vem a ser uma das mais usadas, até mesmo por algumas de suas vantagens quando comparada com outras formas de tratamento: fácil e barata aquisição comercial do agente oxidante, estabilidade térmica, armazenamento prático, e simples produção (LEGRINI; OLIVEIROS; BRAUN, 1993).

Já a associação entre ultravioleta com dióxido de titânio (UV/TiO2) vem a ser uma das mais eficientes e apresenta também uma série de vantagens tais quais: ser um catalizador não tóxico, estabilidade química em um amplo intervalo de pH, afeta um largo número de contaminantes, apresenta alta velocidade de reação, custo relativamente baixo, e as lâmpadas UV com espectro necessário são amplamente conhecidas e produzidas em diversos tamanhos (LEGRINI; OLIVEIROS; BRAUN, 1993).

Autor: Sandro Paiva Sousa.

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