Resumo
O presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência do processo Foto-Fenton assistido por luz artificial ou solar aplicado no tratamento de efluente têxtil sintético. Para o estudo com radiação solar foi projetado e construído um reator solar do tipo Compound Parabolic Collectors (CPC), e a eficiência do tratamento foi analisada em termos de remoção de cor, demanda química de oxigênio (DQO) e varredura espectral das amostras. Os resultados obtidos mostraram que o processo Foto-Fenton foi eficiente na descoloração do efluente, com destaque para o estudo conduzido por luz solar que em todas as condições operacionais de trabalho apresentou taxas de remoção superior a 90%. Em termos de DQO, a melhor eficiência foi obtida quando :1250 mg L-1 e :62,5 mg L-1 apresentando taxas de 85,40% e 50,20% para o processo com luz artificial e solar respectivamente.
Introdução
A indústria de beneficiamento têxtil é um setor com elevado potencial poluidor, pois seus processos demandam grandes volumes de água e geram efluentes quimicamente complexos. Os reagentes químicos utilizados durante as operações de tingimento de fibras têxteis, processo este que é responsável pela geração de grandes volumes de resíduos líquidos, contendo elevada carga orgânica e forte coloração, apresentam composição diversificada, variando dos compostos inorgânicos aos polímeros e produtos orgânicos.
Os efluentes líquidos das indústrias têxteis são coloridos em razão do uso excessivo de corantes nos processos de tingimento e estamparia. A complexidade da estrutura molecular e a origem sintética dos corantes empregados dificulta os processos de tratamento aplicados aos efluentes.
O lançamento desses efluentes no meio ambiente é prejudicial para a vida aquática e humana, pois ao serem descartados sem tratamento em corpos hídricos, alteram as propriedades físico-químicas do meio e a alta concentração de matéria orgânica nesses efluentes faz com que bactérias heterotróficas possam ser rapidamente multiplicadas nos corpos hídricos, comprometendo a sobrevivência de seres aquáticos devido à competição por oxigênio, pois prejudicando a penetração de luz, os corantes comprometem a fotossíntese e consequentemente a quantidade de oxigênio dissolvido. Somado a tudo isso, efluentes têxteis podem ainda apresentar potencial carcinogênico e mutagênico o que faz com que processos convencionais de tratamento, como os tratamentos biológicos não apresentem uma solução completa para o problema em razão da baixa biodegradabilidade de muitos corantes.
Tais compostos são de difícil remoção por tratamentos convencionais e podem ser transportados prontamente através de esgotos e rios, além de poderem sofrer alterações químicas sob determinadas condições ambientais como degradação biológica ou fotoquímica, e os produtos de transformação podem ainda, em alguns casos, ser mais tóxicos do que o composto original.
Um dos processos frequentemente utilizados pelas indústrias têxteis brasileiras para tratarem seus efluentes, é a tecnologia de lodos ativados, que demanda a aplicação posterior de tratamentos adicionais para a redução da cor. Também é muito comum a aplicação de processos integrados que combina tratamentos biológicos, físicos e químicos. A literatura reporta algumas técnicas disponíveis para o tratamento de efluentes têxteis como adsorção, adsorção em carvão ativado, coagulação/floculação, ultrafiltração e osmose reversa, porém além de apresentarem um custo maior que os processos biológicos, estes processos realizam apenas a transferência de fase do poluente, necessitando assim de pós tratamento dos resíduos sólidos gerados ou regeneração do material adsorvente.
Diante deste cenário de resistência dos corantes têxteis frente a processos de natureza biológica, do caráter não destrutivo de muitas propostas de tratamento, além da problemática relacionada à geração e disposição do lodo químico e biológico, os processos oxidativos avançados, conhecido como POA’s, vêm se destacando nos últimos anos e são apresentados como uma alternativa para a remoção de poluentes persistentes e de efluentes com elevada carga orgânica, quando os tratamentos convencionais não alcançam a eficiência necessária.
Os POA’s são processos baseados na produção in situ do radical hidroxila (HO• ), que apresenta um alto potencial padrão de redução (2,73 V vs EPH), o que lhe confere alta capacidade oxidativa, e assim o torna uma boa alternativa para promover a degradação de diversas moléculas orgânicas, sendo capaz de produzir alterações profundas na estrutura química dos poluentes, podendo inclusive levar à sua completa mineralização. Em águas residuárias coloridas, que apresentem em sua composição corantes do tipo azocorantes, os radicais hidroxila atacam as ligações azo insaturadas do cromóforo, descolorindo assim o efluente.
Uma característica importante dos POA’s é a baixa seletividade do ataque dos radicais hidroxila, o que é uma característica de considerável relevância para um oxidante utilizado no tratamento de efluentes. Outra vantagem destes processos é que estes podem ser utilizados no tratamento de contaminantes cuja concentração seja muito baixa, chegando até às concentrações de ppb.
Dentre os POA’s, a reação de Fenton (equação 1), amplamente divulgada na literatura científica e conhecida pela sua simplicidade operacional e grande eficiência de degradação, pode tornar-se um método ainda mais eficiente com a utilização de radiação ultravioleta que é responsável pelo aumento da taxa de degradação do poluente orgânico, sendo conhecido como processo Foto-Fenton (equação 2). A redução de Fe3+ a Fe2+ é responsável pelo efeito positivo da radiação sobre a reação. AQUI
Uma das grandes vantagens do processo Foto-Fenton é a possibilidade de utilização da radiação solar o que resulta no aumento da taxa de degradação do poluente. A utilização de processos irradiados por radiação solar deve, sempre que possível ser incentivada, já que apresentam eficiência de degradação compatíveis aos processos assistidos por radiação artificial, e o uso da radiação ultravioleta artificial acaba por tornar o processo dispendioso em virtude do consumo de energia e da necessidade de materiais como o quartzo que apresenta preços elevados.
Diante do exposto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência do processo Foto-Fenton e Foto-Fenton Solar aplicado na degradação do corante têxtil Preto Biozol.
O corante Preto Biozol é um produto de larga utilização em Teresina e segundo a indústria que o forneceu para esta pesquisa, este é considerado de difícil remoção. Este corante, cuja fórmula química não foi fornecida pela empresa fabricante, é classificado como azo e direto.18,19 Os corantes azos correspondem ao maior grupo de corantes sintéticos, caracterizam-se por possuírem o grupamento N=N, e são considerados corantes de elevada complexidade, pois quando presente nos efluentes têxteis trazem diversos prejuízos ao meio ambiente como o comprometimento da qualidade da água e danos ao ecossistema.
Conforme caracterização realizada por Martins (2011),18 a fórmula mínima do corante Preto Biozol UC é C27 H36O13N5S, e a análise de infravermelho não detectou o grupo C=O e nem os estiramentos fortes dos grupos C-O, O-H, NO2 e C-X.
Autores: França; A. A. C.; Moita Neto; J. M.; Rios, M. A. S; Pereira; A. D.; Lira; M. A. T.; Martins; L. M.; Matos; J. M. E.; Sá; J. L. S.; Silva; C. e E.
