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Processo foto-fenton solar mediador por ferrioxalato (FeOx/H2O2/UV) aplicado ao tratamento de efluente têxtil

Resumo: O processo foto-Fenton é um Processo Oxidativo Avançado (POA) que consiste na reação de íons ferrosos com peróxido de hidrogênio. Este possui elevado poder de degradação de compostos persistentes, como os corantes, porém necessita de pH igual a 2,8 para atingir máxima degradação de poluentes sendo esta considerada a grande desvantagem do sistema. A inclusão de complexos de ferro no processo foto-Fenton tem sido encarada como uma alternativa para a estabilização do ferro, evitando sua precipitação em faixa mais ampla de pH. O complexo ferrioxalato de potássio (FeOx) é capaz, ainda, de aumentar consideravelmente o rendimento quântico de geração de Fe2+ , produzindo maior quantidade de radicais hidroxila e evitar a formação de outros complexos poluentes. Aplicações mais interessantes referem-se ao uso de radiação solar, pois o FeOx estende a faixa de absorção para a região do visível, fazendo maior proveito desta fonte de radiação além de reduzir custos com lâmpadas e energia. Neste contexto, o objetivo geral deste trabalho foi avaliar a eficiência do processo foto-Fenton solar mediado por ferrioxalato (FeOx/H2O2/UV) na remoção da cor e carga orgânica de efluentes têxteis, bruto (EB) e pós-tratamento de lodos ativados (EP), sob as variações sazonais de incidência de radiação, temperatura e características do efluente durante o período de um ano. Os ensaios em escala piloto foram realizados em um reator Composto Parabólico Concentrado (CPC), o qual operou os efluentes simultaneamente em ensaios distribuídos ao longo do ano com duração de 90 minutos cada. Foram administradas dosagens decrescentes de peróxido de hidrogênio de 150, 125, 100, 75, 50, 25 mg.L -1 , concentração de ferro de 50 mg.L -1 , complexado com oxalato, e pH 5. Os resultados demostraram elevada capacidade de descoloração do processo com porcentagens de remoção da cor de 78% e 94,4% para EB e EP, respectivamente. Foi possível notar a grande diferença na redução dos espectros de absorção entre os dias ensolarados (EDS) e nublados (EDN). Em função da adição do complexo de ferro houve um grande aumento na turbidez, sólidos totais e sólidos suspensos de ambos efluentes. A degradação do complexante durante o processo no EP em dias ensolarados resultou na elevada sedimentabilidade dos sólidos do efluente final, originando um efluente clarificado. O sobrenadante de EP apresentou valores de ferro abaixo de 15 mg.L -1 , concentração máxima exigida pela legislação para lançamento de efluentes. De maneira geral, conclui-se que o FeOx/H2O2/UV solar apresentou resultados positivos em ensaios ensolarados, diferentemente dos ensaios com tempo nublado.

Introdução: As diversas etapas do beneficiamento do tecido das indústrias têxteis são caracterizadas pelo elevado consumo de água e pela utilização de diferentes produtos químicos como umectantes, dispersantes e corantes. Em consequência, há geração de elevados volumes de efluentes com alta carga orgânica e com presença de poluentes persistentes de estruturas complexas, como os corantes, podendo ocasionar diversos danos ao meio ambiente se lançados de maneira imprópria em corpos hídricos (CPRH, 2001; ALI; HAMEED; AHMED, 2009). Devido às características recalcitrantes dos produtos utilizados, os processos biológicos de lodos ativados, que são os sistemas normalmente empregados, apresentam grande dificuldade na degradação desses compostos (SOARES et al., 2014). Geralmente, há necessidade de uma etapa complementar de coagulação/floculação, na qual são utilizadas grandes quantidades de coagulantes para retirar a coloração do efluente, gerando grande quantidade de lodo (SENGIL; OZACAR, 2009). A dificuldade no tratamento desses efluentes é a realidade em diversas indústrias do setor em nível mundial, podendo gerar sérios malefícios para os ecossistemas aquáticos. No Brasil, a problemática é muito sobressalente nos polos regionais do setor têxtil, como o estado de Santa Catarina que é o segundo maior polo têxtil do país. Neste contexto, diversas tecnologias alternativas de tratamento estão sendo desenvolvidas e aprimoradas visando a degradação de poluentes persistentes, como os Processos Oxidativos Avançados (POA) (ASGHAR; RAMAN; DAUD, 2014). Estes se apresentam como uma atrativa opção, pois produzem radical hidroxila, um composto altamente oxidante que é capaz de degradar uma ampla variedade de compostos orgânicos transformando-os em ácidos orgânicos de cadeia curta, íons inorgânicos, CO2 e H2O (NOGUEIRA, 2007; MALATO et al., 2009). Os POA mais estudados para o tratamento de efluentes têxteis são UV/H2O2, Fenton e foto-Fenton. Os processos UV/H2O2 e foto-Fenton requerem alto consumo de energia fornecida por lâmpadas, com consequência no aumento de custos para aplicações práticas. Entretanto, a reação foto-Fenton pode ser realizada com fótons de baixa energia na região UV-Vis do espectro, como a da luz solar, sendo um potencial processo oxidativo de baixo custo propiciando sua aplicabilidade em escala industrial (HERNÁNDEZ-RODRÍGUEZ et al., 2014).
Diversos trabalhos reportam a elevada eficiência do processo foto-Fenton solar (MÓDENES et al., 2012; HERNÁNDEZRODRIGUEZ et al., 2014; SOARES et al., 2014). Entretanto, sua aplicação no tratamento de efluentes têxteis apresenta algumas desvantagens: (i) efluentes têxteis geralmente são alcalinos e as melhores condições de trabalho do foto-Fenton são em pH de 2,8 para evitar a precipitação de ferro; (ii) complexos orgânicos de ferro podem ser formados, tornando o ferro indisponível para a reação e, assim, decrescendo a geração de radicais; (iii) íons inorgânicos (Cl-1 , NO3 – , SO4 -2 , PO₄³⁻) presentes nesses efluentes promovem o sequestro de radicais hidroxilas e a formação de complexos de ferro, resultando no decrescimento da concentração de radicais hidroxilas (DEVI et al., 2011; DOUMIC et al., 2015). Considerando tais desvantagens, a adição de complexos de ferro tem sido estudada visando a maior estabilização do ferro, evitando, assim, a precipitação em faixa mais ampla de pH. O ferrioxalato de potássio (FeOx) é um complexo de Fe+3 bastante estudado em processos foto-Fenton, principalmente utilizando radiação solar pois estende a faixa de absorção para a região do visível, aumenta consideravelmente o rendimento quântico de geração de Fe2+, produzindo maior quantidade de radicais hidroxila e evita a formação de outros complexos poluentes (HATCHARD; PARKER, 1956; LEE et al., 2003; NOGUEIRA; 2007; ALMEIDA, 2013; BABUPONNUSAMI; MUTHUKUMAR, 2014). A aplicação do processo foto-Fenton empregando luz solar é especialmente interessante em países tropicais e subtropicais como o Brasil, onde esta fonte de energia é abundante. Entretanto, há uma excessiva cautela das indústrias do uso desta energia em estações reais pela falta de informações referentes a real potencialidade do processo levando em conta aspectos temporais e climáticos, como a intensidade de radiação e temperatura. Além disso, o efluente têxtil apresenta grandes variações de sua composição de acordo com a época do ano, sendo importante a avaliação do desempenho do processo sob todas essas variáveis. Este trabalho faz parte de uma sequência de estudos com processos oxidativos avançados do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), realizados por Nagel-Hassemer (2006), Moreira (2011), Brancher (2012), Coral (2012) e Souza (2013).

Autora: NAIARA MOTTIM JUSTINO.

Leia o estudo completo: processo-foto-fenton-solar-mediador-por-ferrioxalato-feox-h2o2-uv-aplicado-ao-tratamento-de-efluente-textil