Síntese, caracterização e avaliação da atividade de complexos de ferro para reações de Fenton de degradação do azul de metileno

Abstract

Diferentes segmentos industriais, como os de tintas, papéis, e principalmente os têxteis, utilizam corantes orgânicos para fornecer coloração aos produtos. Além disso, consomem uma quantidade considerável de água nos seus processos, o que resulta em um enorme volume de corpos d água coloridos. Por possuírem estruturas complexas, os corantes são compostos de difícil degradação através de processos tradicionais de tratamento de efluentes. Isso ocasiona preocupação adicional, visto que a sua permanência nos corpos d água provoca efeitos mutagênicos, carcinogênicos e/ou teratogênicos à saúde humana, além de provocar alterações na biota aquática e causar toxidade aguda e crônica dos ecossistemas. Diante dessa problemática, esta dissertação se propôs a investigar a eficiência do processo de degradação/descoloração utilizando os processos Fenton em amostras do corante sintético Azul de Metileno e de uma amostra real de efluente têxtil da empresa MH tinturaria, localizada na cidade de Brusque/SC. A fonte de ferro utilizada foram complexos metálicos com ligantes orgânicos sintetizados em laboratório. O processo oxidativo avançado (POA) aplicado foi o Fenton (H2O2/Fe), buscando a otimização da quantidade de agente oxidante. Além disso, ozônio também foi testado como agente oxidante. Por tratar-se de complexos, as cinéticas puderam ser realizadas em pH 5,16, que corresponde ao pH mínimo para descarte de efluentes em corpos d água, e as cinéticas realizadas foram processos de descoloração de 1ª ordem. Os valores de constante cinética de pseudo-primeira ordem obedeceram a sequência: complexo 3>1>2 para a mínima concentração de H2O2 (0,16 mol L-1), sendo a maior constante encontrada de 0,135 min-1. Porém, o processo Fenton para o complexo 2 ocorre com a maior concentração de corante adicionada, chegando a uma taxa de degradação de 86,5% do corante em 60 minutos de reação. A amostra de efluente real testada obteve uma taxa de degradação de aproximadamente 85%.

Abstract : Different industrial segments, such as ink, paper, and especially textile, use organic dyes to provide coloration to the products and. In addition, consume a considerable amount of water in their processes, resulting in a huge volume of colored water. Due to their complex structures, dyes are difficult to break down through traditional effluent treatment processes. This causes a additional concem, since their permanence in water bodies causes mutagenic, carcinogenic and/or teratogenic effects on human health. In addition it causes changes in aquatic biota as well as acute and chronic toxicity of ecosystems. In face of this problem, this thesis investigates the efficiency of the degradation/decolorization process using the Fenton processes in samples of the synthetic dye Methylene Blue and a real sample of textile effluent from the company MH tinturaria, located in the city of Brusque/SC. The Fe source used was metal complexes with organic binders synthesized in the laboratory. The advanced oxidative process (AOP) applied was Fenton (H2O2/Fe), seeking the minimum amount of oxidizing agent possible. In addition, ozone has also been tested as an oxidizing agent. Since they are complexes, the kinetics could be performed at pH 5.16, which corresponds to the minimum pH for effluent disposal in water bodies. The kinetics performed were first order discoloration processes. The values of constant kinetic of pseudo-first order obeyed the sequence: complex 3>1>2 for the minimum concentration of H2O2 (0.16 mol L-1), being the highest constant found 0.135 min-1. However, the Fenton process for complex 2 occurs with the higher dye concentration added, reaching a degradation rate of 86.5% of the dye within 60 minutes of reaction. The real effluent sample tested had a degradation rate of approximately 85%.