Degradação de corantes reativos utilizando-se processos oxidativos avançados

Abstract

Resumo: A indústria têxtil apresenta um elevado potencial poluente, principalmente devido à geração de grandes volumes de efluentes, contendo corantes não fixados durante o processo de tingimento de fibras. O problema torna-se ainda mais crítico, em função da relativamente baixa eficiência dos processos usualmente utilizados na sua remediação. Em geral, os corantes utilizados pela indústria têxtil apresentam baixa toxicidade. No entanto, a descarga diária destes resíduos pode provocar sérios problemas de contaminação nos corpos receptores, em função da forte coloração e da formação de espécies reconhecidamente tóxicas durante os processos naturais de degradação. Em função de toda esta problemática, grandes esforços estão sendo realizados para o estabelecimento de processos de remediação mais eficientes. Neste trabalho realizaram-se estudos para avaliar o potencial de alguns processos oxidativos avançados (POAs) em degradar e mineralizar corantes empregados nas indústrias têxteis (corantes reativos). Posteriormente, os mesmos processos foram aplicados no tratamento dos efluentes têxteis sem tratamento prévio e em efluentes têxteis tratados por processos biológicos e físico-químicos convencionais. Por se tratar de um processo oxidativo pioneiro, portanto bastante referenciado na literatura especializada, o sistema TÍO2/UV foi avaliado preliminarmente. Posteriormente, os sistemas UV/H2O2, Fenton e foto-Fenton (utilizando radiação UV e VIS) foram também avaliados, levando-se em consideração o seu potencial de degradação frente a corantes reativos e efluentes têxteis reais. Assim, o trabalho envolveu sistemas homogêneos e heterogêneos, diversos tipos de reatores e substratos de interesse. Em todos os casos foram avaliados tempo máximo para completa descoloração e as suas respectivas mineralizações. Em nenhum caso houve necessidade de se estender o processo além de 120 min de tratamento. A toxicidade aguda foi avaliada em todas as cinéticas de degradação e não houve aumento da mesma tendendo todas a zero no final do processo. Dentre os resultados obtidos, o processo oxidativo UV/H2O2 merece especial destaque, principalmente, quando associado a um reator de elevado rendimento fotônico. Nestas condições, mineralizações elevadas foram observadas (> 95%) em tempos de reação muito rápidas (minutos), tanto para os substratos modelos (corantes reativos) quanto para os efluentes reais. O processo oxidativo foto-Fenton também merece destaque, pela simplicidade operacional, podendo ser associado à radiação visível, sem perda significativa da eficiência. Dentre os reatores utilizados, o de batelada com recirculação e sistema de irradiação interna apresentou resultados bastante promissores, tanto associado ao sistema UV/H2O2 quanto ao sistema foto-Fenton. Em função dos resultados obtidos, é possível observar que os processos oxidativos avançados aqui estudados apresentam um elevado potencial de aplicabilidade para o tratamento de resíduos provenientes da indústria têxtil.

Abstract: The textile industry has a high pollutant potential, mainly due to the generation of a great volume of residues containing dyes that are not fixed in the dying process. The problem is additionally increased in view of the relatively low efficiency of the process usually used in the remediation routines. In general, the textile dyes show low acute toxicity. However, the periodic discharge of these residues provokes a serious contamination of the receiving waters, on account of the high coloration and subsequent formation of very toxic species. In view of these problems, a great effort has been dedicated to the development of more efficient remediation processes. In this work, the potentiality of some oxidative advanced processes was evaluated toward the degradation and mineralization of dyes frequently used by the textile industry (reactive dyes). Afterwards, the processes were applied in untreated and conventionally treated effluents from the textile industry. The heterogeneous photocatalysis can be considered a pioneering oxidative advanced process and a great number of publications in the specialized literature. For this reason, the Ti02-UV system was preliminary studied. Subsequently, the UV/H2O2, Fenton and photo-Fenton systems were evaluated, taking into account them capacity to degrade reactive dyes and textile effluents. Thus, the work involved homogeneous and heterogeneous systems, and diverse types of photochemical reactors and substrates. In all cases, the maximal time to complete decolorization and mineralization was evaluated. To induce almost complete decolorization and mineralization, reaction times lower than 120 min were always required. It is important to observe that in the H2O2- assisted processes the hydrogen peroxide was totally consumed in times that would suggest the end of the reaction. The acute toxicity was evaluated in all kinetic studies showing a low initial value, followed by a continuous decrease towards values near to zero at the end of the processes. Among other results, the high degradation efficiency of the UV/H2O2 system was remarkable, mainly when applied in reactors with high photonic efficiency. In these conditions, mineralizations higher than 95% were observed for reactive dyes and real effluents in very short reaction times. The results obtained by application of the photo-Fenton process were also remarkable, essentially due to its operational simplicity and its high efficiency even when assisted by visible radiation. Excellent results were observed for both UV/H202 and photo-Fenton processes when the residues were recirculated in the classical batch reactor. In view of all results commented above it is possible to conclude that the advanced oxidative processes studied in thus work show a high potentiality for the treatment of liquid residues from the textile industry.