Degradação de fenol por processos foto-fenton em reator raceway pond

Abstract

Resumo: No presente trabalho se avalia a potencialidade dos processos Fenton na degradação de fenol, enfatizando-se o uso de um reator do tipo Raceway Pond. Os processos Fenton tradicionais, envolvendo o uso de Fe2+ e H2O2, mostraram elevada eficiência na degradação do substrato modelo (fenol), permitindo remoções praticamente completas em tratamentos da ordem de 5 min. Entretanto, o rápido consumo de Fe2+ impede a realização de tratamentos prolongados, enquanto que a limitada faixa operacional de pH do processo (2,5- 3,0) limita aplicações em grande escala. Em função destas limitações, foi avaliada a eficiência de processos foto-Fenton assistidos por radiação visível artificial (lâmpada Led de 5W) e mediados por Fe3+. Nestas condições, a degradação se processou mais lentamente, em razão da menor eficiência catalítica do Fe3+ e da sua lenta fotoredução a Fe2+. Objetivando aumentar a eficiência do processo de fotoredução, estudos foram realizados na presença de complexos carboxilados de Fe3+ (citrato e oxalato), utilizando-se um reator raceway pond em escala de bancada (capacidade de 10 L). Em processos assistidos por radiação solar foi observada uma elevada eficiência de degradação de fenol em sistemas mediados por Fe-citrato e Fe-oxalato nas proporções 1:1 e 1:50 para Fe-citrato e 1:50 para Fe-oxalato, o que permitiu remoções praticamente completas do substrato modelo em tratamentos da ordem de 15 min. Este conjunto de resultados sugere uma boa potencialidade do sistema para o tratamento de poluentes emergentes em solução aquosa, oriundos, por exemplo, de efluentes de estações de tratamento de esgoto.

Abstract: In the present work, the potential of Fenton processes in the degradation of phenol in an aqueous solution is evaluated, emphasizing the use of a Raceway Pond reactor. Traditional Fenton processes, involving the use of Fe2+ and H2O2, demonstrated high efficiency in the degradation of the model substrate (phenol), allowing practically complete removals in treatments of around 5 min. However, the rapid consumption of Fe2+ prevents prolonged treatments, while the limited operational pH range of the process (2,5-3,0) limits large-scale applications. Due to these limitations, the efficiency of photo-Fenton processes assisted by artificial visible radiation (5W LED lamp) and mediated by Fe3+ was evaluated. Under these conditions, degradation occurred more slowly, due to the lower catalytic efficiency of Fe3+ and its slow photoreduction to Fe2+. Aiming to increase the efficiency of the photoreduction process, studies were carried out in the presence of carboxylated Fe3+ complexes (citrate and oxalate), using a bench-scale raceway pond reactor (10 L capacity). In processes assisted by solar radiation, high efficiency of phenol degradation was observed in systems mediated by Fecitrate and Fe-oxalate in the proportions 1:1 and 1:50 for Fe-citrate and 1:50 for Fe-oxalate, which allowed practically complete removal of the model substrate in treatments of the order of 15 min. This set of results suggests the system's good potential for treating emerging pollutants in aqueous solution, originating, for example, from effluents from sewage treatment plants.