Uso de pirita e pirrotita como catalisadores da degradação do azul de metileno por plasma frio

Abstract

O aumento da necessidade de água limpa no mundo motiva o desenvolvimento de novas tecnologias para o tratamento de efluentes. Entre estas novas tecnologias ambientalmente amigáveis, destaca-se a tecnologia do plasma frio. Em trabalhos anteriores do grupo de plasma do departamento de química da UFSC, a utilização de reator de plasma frio com catalisadores em meio aquoso tem demonstrado maior eficiência no processo de degradação, o que motivou estudar a influência de partículas minerais na degradação do azul de metileno (AM) em meio aquoso, em diferentes frações de sulfetos contendo ferro como, pirrotita, pirita e sulfato de ferro. A pirita (FeS2) e pirrotita (FeS) em meio aquoso liberam íons Fe²+, que sofrem oxidação em contato com o peróxido de hidrogênio (H2O2) produzido pelo plasma, levando ao aumento da produção de radicais hidroxila (.OH), principal agente oxidante dos processos oxidativos avançados, e que conduz a degradação de corantes. Todavia, a influência dos minérios (pirita e pirrotita) na degradação do corante ainda não é bem conhecida e motiva a realização desta pesquisa. A partir dos experimentos apresentados neste trabalho, tais como perfil de descoloração da solução de azul de metileno com e sem adição de catalisadores, pirita e pirrotita; concentração máxima de peróxido de hidrogênio produzido pelo sistema na presença desses minerais, teor de íons férricos e ferrosos liberados no processo, entre outros, foi possível levantar fortes indicativos sobre o processo ocorrer via catálise homogênea. Para as condições avaliadas neste trabalho pôde-se concluir que houve mineralização de 65% pelo efeito do plasma com adição de pirrotita, e 71% quando condições de pós descarga foram avaliadas.

Abstract : The increased need for clean water in the world motivates the development of new technologies for effluents treatment. Among these new environmentally friendly technologies, the non thermal plasma technology stands out. In previous works of the plasma group from UFSC chemistry department, the use of non thermal plasma reactor using catalysts in aqueous medium have demonstrated greater efficiency in the degradation process, and have motivated the study of the influence when using mineral particles in the degradation of methylene blue (MB) in aqueous medium, in different portions of sulphides containing iron - such as pyrrhotite, pyrite and iron sulphate. Pyrite (FeS2) and pyrrhotite (FeS) in aqueous media release Fe2+ ions that oxidize when in contact with hydrogen peroxide (H2O2) that is produced by plasma, leading to an increase in the production of hydroxyl radicals (OH), the main oxidizing agent of the advanced oxidative processes, that leads to the degradation of dyes. However, the influence of ores (pyrite and pyrrhotite) on the degradation of the dye is still not well known and motivates this research. From the experiments presented in this work, such as discoloration profile of the methylene blue solution with and without addition of catalysts, pyrite and pyrrhotite, the maximum concentration of hydrogen peroxide produced by the system in the presence of these minerals, the content of ferric and ferrous ions released in the process, among others, it was possible to raise strong indications about the process occurring through homogeneous catalysis. For the conditions evaluated in this work it was possible to conclude that there were mineralization of 65% by the effect of the plasma with addition of pyrrhotite, and 71% when post discharge conditions was evaluated.