62ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 3. Química Analítica

ELETROQUÍMICA AMBIENTAL: OXIDAÇÃO ELETROQUÍMICA COMO ALTERNATIVA NA REMOÇÃO DE CORANTES DISSOLVIDOS EM ÁGUAS

Daniel Araújo Carvalho 1 Djalma Ribeiro da Silva 1 Nedja Suely Fernandes 1 Carlos Alberto Martínez-Huitle 1

1. Departamento de Química - Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN

INTRODUÇÃO:

Atualmente, o tratamento eletroquímico é um dos métodos utilizados para remoção de poluentes de águas potáveis e residuais. Muitos pesquisadores estão tentando empregar a tecnologia eletroquímica (oxidação direta e indireta) para a desintoxicação dos sistemas aquáticos poluídos, pois esta tecnologia tem mostrado vantagens sobre outros métodos de tratamento de águas. Por outro lado, os corantes sintéticos são usados extensivamente na tecnologia de ponta (têxtil, tintas, carros, etc.) e devido à produção em grande escala, estes podem causar poluição ambiental considerável. Tecnologias tradicionais de tratamento de águas residuais têm-se mostrado ineficientes para lidar com águas residuais de corantes têxteis sintéticos. Por isso, no presente trabalho é proposto o uso da tecnologia eletroquímica como alternativa para remover corantes dissolvidos (verde de metila, VM), a fim de eliminar as suas cores fortes e conseqüências ecotoxicológicas em ambientes aquáticos. Para este efeito, a atividade eletrocatalítica de ânodos de Ti/PbO2 foi investigada, estudando o efeito da densidade de corrente aplicada e a eficiência de remoção de carbono orgânico total (COT), visando identificar as melhores condições experimentais e obter altas eficiências de remoção.

METODOLOGIA:

O efluente sintético foi preparado dissolvendo 300 mgL-1 de VM em água destilada, contendo H2SO4 (0.5M). Os experimentos eletroquímicos foram realizados em uma única célula eletroquímica, utilizando um eletrodo de Ti/PbO2 como ânodo e uma placa de Ti como cátodo. A concentração de 300 mgL-1 de VM foi escolhida para cobrir o nível de concentração geralmente dissolvido em efluentes têxteis reais. A temperatura e velocidade de agitação foram mantidas constantes. Nestas condições, o coeficiente estimado da transferência de massa na célula foi 2x10-5 m/s. A densidade de corrente para a eletrólise (jappl) foi mantida no nível desejado. Durante os experimentos, amostras do analito foram retiradas e analisadas para determinar a porcentagem de remoção da cor e de COT. A remoção da cor foi monitorada através da medição da diminuição de absorbância, utilizando um espectrofotômetro UV-Vis. O COT foi determinado usando um aparelho Shimadzu de Carbono Orgânico. O consumo de energia por volume de efluente tratado foi calculado e expressado em kWh/m3. Além disso, medições potenciodinâmicas foram realizadas para entender o mecanismo de oxidação desenvolvido, direta ou indireta, na superfície do eletrodo.

RESULTADOS:

A completa remoção da cor foi obtida, independentemente da densidade de corrente aplicada. Contudo, a velocidade de eliminação aumenta, quando os valores de densidade de corrente aplicada são diminuídos. No entanto, os valores de remoção de COT foram de 43-70% em função da densidade de corrente aplicada, obtendo valores maiores para 40 mAcm-2. A eliminação parcial do COT indicou a formação de vários intermediários (resultado da oxidação do corante verde de metila) nas etapas finais do processo eletroquímico, aumentando o tempo de tratamento. Neste último caso, a formação de espécies intermediárias com estruturas moleculares simples (ácidos carboxílicos) poderiam originar fenômenos de bloqueio em locais da superfície do eletrodo de Ti/PbO2, diminuindo, conseqüentemente, a eficiência de remoção do VM. A eliminação completa do corante indica que o mecanismo de eliminação ocorre através de oxidação direta e indireta por meio de sua reação com radicais hidroxilas, os quais são produzidos pela reação de eletrólise da água na superfície do eletrodo. O consumo de energia para a remoção de VM foi de 0.29, 0.66 e 1.64 kWhm-3 para valores de corrente de 10, 20 e 40 mAcm-2, respectivamente. Alem disso, custos de R$0.02, R$0.2 e R$0.5 foram estimados dependendo as condições experimentais usadas.

CONCLUSÃO:

O objetivo do presente trabalho foi avaliar a aplicabilidade e a eficiência do processo de oxidação eletroquímica. Os resultados obtidos confirmam que é possível aplicar este método para a eliminação de VM dissolvido em águas. Os níveis de remoção e as percentagens de eficiência foram investigados em função da densidade de corrente aplicada. No processo de eletro-oxidação, uma forte influência dos valores jappl na oxidação VM foi observada durante a eliminação do COT. Alterando os valores jappl, foi possível desenvolver a oxidação, obtendo alta eficiência da remoção da cor usando o material de Ti/PbO2, tornando o ânodo de PbO2  um bom material eletrocatalítico para a eliminação de poluentes orgânicos. No entanto, o consumo de energia faz a oxidação eletroquímica, usando este eletrodo, ser um método insuficiente para a completa eliminação de efluentes contaminados com corantes (eliminação total da carga orgânica total), mas pode ser um processo viável para a descoloração de efluentes contendo corantes têxteis como um processo de pré-tratamento. Alem disso, a procura de novas tecnologias para gerar energia elétrica (energia solar) podem ser uma alternativa viável no desenvolvimento de tecnologias ecologicamente corretas.

Instituição de Fomento: Ao CNPq e Pro - Reitoria de Pesquisa e Extensão - PROPESQ/UFRN pela bolsa PIBIC. DeNora Elettrodi SpA (Milão, Itália) pelos eletrodos. Petrobras.

Palavras-chave: Oxidação anódica, Tratamento de águas têxteis, Eletrodo de óxido de chumbo.