Degradação dos corantes alimentícios eritrosina e azul Brilhante por processos oxidativos avançados fotoquímico e fotocatalítico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: SANTOS, Maressa Maria de Melo
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/32504
Resumo: ROCHA, Otidene Rossiter Sa da, também é conhecido(a) em citações bibliográficas por: Da ROCHA, O. R. S.
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spelling SANTOS, Maressa Maria de Melohttp://lattes.cnpq.br/5818679807423129http://lattes.cnpq.br/2069994676017059DUARTE, Marta Maria Menezes BezerraROCHA, Otidene Rossiter Sá da2019-09-10T22:30:45Z2019-09-10T22:30:45Z2016-10-25https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/32504ROCHA, Otidene Rossiter Sa da, também é conhecido(a) em citações bibliográficas por: Da ROCHA, O. R. S.Os corantes são introduzidos aos alimentos com a função de fornecer cor, porém os corantes sintéticos, presentes nas águas residuais oriundas do processamento do produto, geralmente causam bioacumulação na biota local, além de impedirem a transmissão da luz no corpo receptor devido às fortes colorações reduzindo a fotossíntese e causando danos ao meio ambiente. Assim sendo, este trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência dos Processos Oxidativos Avançados (POA) na degradação dos corantes alimentícios eritrosina e azul brilhante (solução aquosa bicomponente), visando aplicação em processos de tratamento de efluentes da indústria alimentícia. Foram realizados testes preliminares com diferentes POA, UV, UV/H₂O₂, UV/TiO₂ (suspensão (SS)), UV/TiO₂ (suportado (SP)), UV/H₂O₂/TiO₂(SS), UV/H₂O₂/TiO₂(SP), para avaliar o de maior eficiência na degradação dos corantes, em sistema batelada, selecionado para ensaios posteriores. Para este fim, TiO₂ foi impregnado em filmes de poliestireno, que foram analisados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e infravermelho (FTIR). Para definir as condições de trabalho foi realizado um planejamento fatorial 2³ com ponto central em triplicata, as variáveis avaliadas foram: concentração de TiO₂ (166; 333 e 500 mg.L⁻¹), concentração de H₂O₂ (7,2; 9,2 e 11,2 mmol.L⁻¹) e pH (5,0; 6,5 e 8,0). A eficiência de degradação foi utilizada para avaliação dos efeitos. Os resultados do planejamento fatorial serviram de base para o estudo cinético no intervalo de 0 a 240 minutos. Com base no mecanismo proposto foi ajustado aos dados experimentais o modelo cinético de primeira ordem. Para avaliar a eficiência de degradação foram realizadas análises de demanda química de oxigênio (DQO), demanda biológica de oxigênio (DBO), condutividade, nitrogênio total (NT), oxigênio dissolvido (OD) e cloretos. Também foram realizados os testes de toxicidade com Artemia Salina e sementes de alface (Lactuca sativa) nas amostras antes e após a degradação. Foram realizados estudos cinéticos, em reator com recirculação, dos processos UV/ H₂O₂, UV/ H₂O₂/ TiO₂(SS), UV/ H₂O₂/TiO₂(SP), escolhidos a partir dos resultados de degradação no sistema batelada. As análises de MEV e FTIR mostraram respectivamente o recobrimento da superfície e a presença do TiO₂ no material. O processo escolhido no estudo preliminar foi o UV/ H₂O₂/ TiO₂(SP), por apresentar alta degradação, vantagens operacionais e maior diminuição dos picos correspondentes aos anéis aromáticos, em relação aos outros processos. A maior eficiência foi obtida para o nível 500 mg.L⁻¹ de TiO₂, concentração de H₂O₂ de 11,2 mmol.L⁻¹ e pH 5,0. A cinética de degradação mostrou-se rápida nos primeiros 30 minutos, conseguindo após 180 minutos que as concentrações dos corantes na solução atingissem valores próximos à zero, com kap igual a 0,0194 min⁻¹. Após o tratamento a solução apresentou maior biodegradabilidade e menor toxicidade. No reator com recirculação, os processos tiveram kap iguais a 0,038, 0,044 e 0,048 min⁻¹ para os processos UV/ H₂O₂, UV/ H₂O₂/ TiO₂ (SS) e UV/ H₂O₂/ TiO₂ (SP), respectivamente, nas condições de operação pH 6,5, concentração de TiO₂de 333 mg.⁻¹, concentração de H₂O₂de 9,2 mmol.L⁻¹ e vazão máxima de 90 mL.min⁻¹. Portanto, o processo UV/ H₂O₂/ TiO₂ (SP) mostrou-se com potencial para tratamento de efluentes industriais contaminados por estes corantes alimentícios, por ser um processo que elimina o contaminante e utiliza o fotocatalisador suportado eliminando a etapa de separação do efluente após o tratamento. Além disso, o material utilizado para o suporte foi um resíduo de fácil obtenção.CAPESThe dyes are introduced in the foods to impart color to it, but the synthetic dyes, present in waste water from the processing product, usually promoting bioaccumulation in the various food chains of the biota, and the color imparted by these dyes can interfere with the transmission of light in the water-bodies, reducing the photosynthetic activity and causing damage to the environment. In this context, this study aimed to evaluate the efficiency of degradation of erythrosine and Brilliant Blue (two-component aqueous solution) using Advanced Oxidation Process (AOP), in order to use in wastewater treatment processes in the food industry. Preliminary tests were performed with different POA, UV, UV/ H₂O₂, UV/TiO₂(suspension (SS)), UV/TiO2(supported (SP)), UV/ H₂O₂/TiO₂(SS), UV/ H₂O₂/TiO₂(SP) to evaluate which is more efficient degradation of dyes, in a batch system, selected for subsequent experiments. To this end, TiO₂ was impregnated on polystyrene films, which were characterized by scanning-electron microscopy (SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). To determine the best working conditions, a 2³ factorial design was performed with a central point in triplicate, the variables evaluated were as follows: concentration of TiO2 (166, 333 and 500 mg L⁻¹), H₂O₂ concentration (7.2, 9.2 and 11.2 mmol.L⁻¹) and pH (5.0, 6.5 and 8.0). The variable used to determine the efficiency of the process was the degradation efficiency. The kinetic study, in the range 0 to 240 minutes, was based on the working conditions established by the factorial design. The first-order kinetic model based on the proposed mechanism was fitted to experimental data. The efficiency of degradation was investigated through the analysis of chemical oxygen demand (COD), biological oxygen demand (BOD), conductivity, total nitrogen (NT), dissolved oxygen (DO) and chlorides. Toxicity tests were performed on Artemia Salina and lettuce seeds (Lactuca sativa) in the samples before and after degradation. Kinetic studies were carried out in recirculating reactor for processes UV/ H₂O₂, UV/ H₂O₂/TiO2(SS), UV/ H₂O₂/TiO₂ (SP) chosen from degradation experiments in the batch system. The SEM and FT-IR analyzes show respectively the surface covered with TiO₂ particles and TiO₂ presence in the material. The process UV/H₂O₂/TiO₂ (SP) was selected from the preliminary study, due to high efficiency degradation, operating advantages and greater reduction of peaks corresponding to aromatic rings in relation to other processes. The highest efficiency was obtained for the highest concentration of TiO2 (500 mg.L⁻¹), the highest concentration of H₂O₂ (11.2 mmol L⁻¹), and lower pH (5.0). The degradation kinetic was found to be rapid in the first 30 minutes after 180 minutes the concentrations of the colorants in the solution reached values close to zero with kap equal to 0.0194 min⁻¹. After the treatment, the solution becomes more biodegradable and less toxic. In the recirculating reactor, the processes had kap equal to 0,038, 0,044 e 0,048 min⁻¹ for the UV/ H₂O₂, UV/ H₂O₂/TiO₂(SS) and UV/ H₂O₂/TiO₂(SP), respectively, in the operating conditions pH 6.5, TiO₂ concentration of 333 mg.L⁻¹, H₂O₂ concentration of 9.2 mmol.L⁻¹ and maximum flow rate of 90 mL.min⁻¹. Therefore the process UV/ H₂O₂/TiO₂(SP) possess potential for the treatment of industrial effluents contaminated with these food dyes, because it is a process that removes the contaminant using the photocatalyst supported eliminating the separation step after treatment. In addition, the material used for the support is a residue easy availability.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia QuimicaUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia QuímicaCorante alimentícioFotocatálisePOATiO2 suportadoDegradação dos corantes alimentícios eritrosina e azul Brilhante por processos oxidativos avançados fotoquímico e fotocatalíticoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPETHUMBNAILDISSERTAÇÃO Maressa de Melo Santos.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Maressa de Melo Santos.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg2168https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/32504/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Maressa%20de%20Melo%20Santos.pdf.jpgfc03e1dd3d51946f686512a8b3ab3089MD55ORIGINALDISSERTAÇÃO Maressa de Melo Santos.pdfDISSERTAÇÃO Maressa de Melo Santos.pdfapplication/pdf2227194https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/32504/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Maressa%20de%20Melo%20Santos.pdfe0ddd9501b51b1109a8a82edca7fc853MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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