Resumo
No presente trabalho, dois processos oxidativos avançados (ozonização e eletro-Fenton), foram aplicados para a degradação de um tensoativo catiônico, o cloreto de hexadeciltrimetilamônio. O objetivo foi determinar qual o melhor tratamento para remoção da matéria orgânica sem geração de compostos intermediários mais tóxicos. Para ozonização, investigue-se a influência do pH e o uso de um ano para o processo. No processo eletro-Fenton, investigue-se apenas uma influência do tempo necessária para a máxima eficiência da remoção da matéria orgânica. Após os tratamentos oxidativos, uma eficiência da degradação de tensoativo foi obtida a partir das análises de Carbono Orgânico Total (COT) e o monitoramento da toxicidade elaborado através de ensaios como sementes de alface (Lactuca sativa). A maior eficiência de remoção do tensoativo foi obtida por ozonização em meio alcalino (73%), sem tempo de 120 min, enquanto para o eletro-Fenton, uma máxima efetiva de 69%, sem tempo de 60 min. Uma análise comparativa dos tratamentos evidencia o potencial de aplicação de técnicas na degradação de tensoativos catiônicos. Verificou-se que o uso de antiespumante, nos ensaios de ozonização, não interfere na remoção do COT e que é uma resposta da técnica de EF é mais rápido do que a ozonização. Uma análise fitotoxicológica revelou que a solução de tensoativo, sem tratamento, é bastante tóxica para como sementes de alface, pois impediu o desenvolvimento da plântula. Após os tratamentos oxidativos a toxicidade diminuiu, sendo o melhor tratamento, uma ozonização sem uso de antiespumante. Com base nessas informações, há dois processos oxidativos são eficientes para uma remoção de tensoativos catiônicos, evitando uma contaminação dos recursos hídricos.
Introdução
Compostos de amônio quaternário (CAQ) representam uma maior classe de tensoativos catiônicos largamente difundidos sem uso doméstico e nos setores industriais tais como: detergentes, emulsionantes, amaciantes, desinfetantes, inibidores de corrosão e biocidas (Patrauchan e Oriel, 2003; Ding e Tsai, 2003 e Lara-Martín et al., 2010). Estes compostos são tóxicos em baixas concentrações para alguns organismos, devendo ser removidos dos efluentes antes da sua descarga nas águas superficiais (Dantas et al., 2009). Os tratamentos convencionais, como o físico-químico, seguidos por processos biológicos, não são eficientes na degradação completa destes compostos orgânicos (Silva et al., 2015). Desta forma, torna-se necessário o uso de processos mais eficientes para remover ou melhorar a biodegradabilidade e diminuir a toxicidade dos CAQ.
Muitos dos processos foram realizados na tentativa de mineralizar tensoativos não biodegradáveis, como uma ozonização (O3 convencional, ozonização catalítica, O3 / UV; O3 / H2O2), reação de Fenton, foto-Fenton, fotocatálise e oxidação eletroquímica (Carbajo et al., 2016; Silva et al., 2015; Lechuga et al., 2014; Dantas et al., 2009). Todos estes processos, quando otimizados, têm em comum uma geração de radicais hidroxil (OH •). Processos que geram (OH) são chamados de processos oxidativos avançados (POAs). As vantagens da produção destes radicais são: são altamente reativos, oxidantes e são pouco seletivos na desintegração e oxidação de moléculas orgânicas em solução.
Uma ozonização, por exemplo, apresenta vários benefícios em relação aos processos oxidativos convencionais, como o cloro, incluindo o maior potencial de oxidação (2,07V), ausência de subprodutos clorados potencialmente cancerígenos e curto tempo de vida do agente oxidante. Em pH alcalino, o ozônio se decompõe levando à formação de radicais hidroxilados potencial de oxidação e ainda mais elevado (2,80 V). Outro processo bastante utilizado na degradação de compostos orgânicos é a reação de Fenton. A técnica consiste na geração de hidrocarbonetos radicais através da transferência de elétrons entre o peróxido de hidrogênio e os íons ferrosos (reagente Fenton). Os processos oriundos da reação de Fenton (foto-Fenton, eletro-Fenton e cavitação-Fenton) foram amplamente estudados nos últimos anos e são conceitos promissores para o tratamento de efluentes (Wang et al., 2016). A técnica eletro-Fenton (EF), é oriunda da combinação de processos eletroquímicos com uma reação de Fenton, potencializando seu efeito, conforme mostra a equação 1.
Fe2+ + H2O2 + H+→ Fe3+ + H2O + OH equação 1.
O processo é necessário para otimização de parâmetros, como pH, H2O2, densidade de corrente, tipo de eletrodo, natureza do eletrólito, concentração de ferro, dentre outros. O uso de um anodo de ferro como fonte in situ de íons ferrosos e adição de peróxido de hidrogênio no reator tem sido muito usado ultimamente. (Teixeira et al., 2017; Borba et al., 2014; Kurt et al., 2007).
A degradação do tensoativo catiônico, cloreto de hexadeciltrimetilamônio, ainda não foi completamente estudada. A maioria dos trabalhos não são tratados ou na avaliação de sua toxicidade, e não na combinação de ambos. Assim, este trabalho tem como objetivo, compare a eficiência de dois processos oxidativos avançados (ozonização e eletro-Fenton) na degradação do tensoativo pela diminuição do carbono orgânico total (COT) e monitorar uma toxicidade dos produtos formados utilizando como organismo-teste sementes de alface (Lactuca sativa). Um dos maiores problemas de uso da ozonização para o tratamento de tensoativos é uma formação excessiva de espumas, assim como também é uma aplicação de remoção e uma toxicidade do uso de um ano para o processo de ozonização do tensoativo.
Autores: Mariana Silva de Paula; Rodrigo Platt Moreira Ribeiro; Fábio Merçon e Mônica Regina da Costa Marques.
