Estudo da oxidação do fenol por plasma frio sob atmosfera de argônio

Abstract

O plasma frio tem sido aplicado no tratamento de águas residuais de maneira eficiente e promissora, objetivando a degradação de compostos orgânicos até sua total mineralização, através de sucessivas reações radicalares. Embora se tenha dados cinéticos consolidados para as reações de compostos orgânicos com radicais gerados por técnicas de ?-radiólise, fotólise, a literatura ainda carece dessas informações quando se trata de plasma. Este estudo determinou a constante de velocidade de formação do radical hidroxila em um reator de plasma frio de descarga tipo corona e avaliou a influência da concentração inicial, pH e concentração do tampão na constante de velocidade da reação de oxidação do fenol, sob atmosfera de argônio. Os experimentos com fenol foram monitorados por meio da espectrofotometria de absorção na região do UV-vis e os fatores que influenciam a sua oxidação foram investigados em três níveis para a concentração inicial (1,2 x 10-3 mol L-1, 6,7 x 10-3 mol L-1, 1,2 x 10-2 mol L-1) e pH (2, 6 e 11) ; e quatro níveis para concentração do tampão (0,01 mol L-1, 0,05 mol L-1, 0,1 mol L-1, 1,0 mol L-1). A reação de oxidação do fenol segue o modelo cinético de primeira ordem, sendo favorecida em meio ácido e não está sujeita à força do tampão e concentração inicial do fenol. A constante de velocidade de formação do radical hidroxila no sistema foi determinada em 8,31 x 10-8 L mol-1 s-1. É plausível que em condições brandas seja possível direcionar a reação para formação de produtos de interesses estratégicos, evitando a degradação não-seletiva provocada pelo plasma.

Abstract : Plasma has been applied to residual wastewater in a efficient and promising way, aiming the degradation of organic compounds to its total mineralization by successive radical reactions. Although kinetics? data for the reactions of organic compounds with radicals generated by radiolysis and ?-photolysis techniques has been consolidated, the literature lacks information about plasma. This study determined the rate constant of the hydroxyl radical formation in a non-thermal plasma corona type reactor and evaluated the influence of the initial concentration, pH and concentration of buffer in the rate constant of phenol oxidation reaction under argon atmosphere. The experiments with phenol were monitored by UV-vis spectrophotometry and the influence factors on the oxidation were investigated on three levels for initial concentration (1.2 x 10-3 mol L-1, 6.7 x 10-3 mol L-1, 1.2 x 10-2 mol L-1) and pH (2, 6 and 11); and four levels for buffer concentration (0.01 mol L-1, 0.05 mol L-1, 0.1 mol L-1, 1.0 mol L-1). The phenol oxidation reaction follows a first order kinetic model favored in acid medium and is not subject to the strength of the buffer and initial concentration of phenol. The rate constant of the hydroxyl radical formation was determined in the system at 8.31 x 10-8 L mol-1 s-1. It is plausible that in mild conditions is possible to drive the reaction to product formation of strategic interests, avoiding the uncontrolled degradation caused by plasma.