Produção de nanocompósitos biomassa/ferro e biopolímero/ferro para tratamento de matrizes têxteis via reações de Fenton

• Autor(a) principal: SANTANA, Rayany Magali da Rocha
• Data de Publicação: 2024
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
• dARK ID: ark:/64986/001300000pmc9
• Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/56231
• topic: Engenharia Química; Celulose bacteriana; Ecotoxicidade; Efluente têxtil; Magnetita; Pirita; Vagem de feijão

Os efluentes gerados pelas lavanderias têxteis são compostos por substâncias orgânicas de difícil degradação, como os corantes sintéticos, que podem representar um problema quando alcançam os ecossistemas aquáticos. Para auxiliar nas limitações apresentadas pelas metodologias convencionais quanto à degradação de corantes, neste trabalho processos oxidativos avançados (POA) foram investigados como uma alternativa para substituir os tratamentos já utilizados. Empregaram-se reações de Fenton para degradar corantes têxteis (preto direto 22, vermelho direto 23, vermelho direto 227 e azul reativo 21), onde magnetita (Fe3O4) e pirita (FeS2), após serem sintetizadas, foram utilizadas como catalisadores. Eles foram imobilizados em resíduo de vagem de feijão (RVG) e em celulose bacteriana (CB), originando os nanocompósitos (NC) RVG/Fe3O4, RVG/FeS2, CB/Fe3O4 e CB/FeS2. A caracterização destes materiais confirmou o êxito da síntese e a adequação dos métodos de imobilização. Em testes iniciais de degradação, submeteu-se a solução da mistura de corantes aos POA Fenton, foto-Fenton, sono-Fenton e sono-foto-Fenton, utilizando H2O2 como agente oxidante e radiação solar artificial (lâmpada sunlight) quando necessária a incidência de radiação. Após avaliar um total de 16 sistemas POA/NC, com base na eficiência de degradação do grupo cromóforo, definiram-se o foto-Fenton/sunlight/CB/Fe3O4 (92,19%) e o foto-Fenton/sunlight/CB/FeS2 (98,56%) para seguir com os estudos. A técnica de metodologia de superfície de resposta permitiu identificar a influência significativa das variáveis pH, [H2O2] e número de membranas de NC no processo foto-Fenton. Em pH 5, empregando 150 mg·L-1 de H2O2 e 11 membranas de CB/Fe3O4, em 120 min, atingiram-se 99,82% de eficiência de degradação, com reduções de 83,24% da demanda química de oxigênio (DQO), 88,13% da demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e 84,74% de mineralização do carbono orgânico total (COT). Para o CB/FeS2, também em pH 5, utilizando 100 mg·L-1 de H2O2 e 4 membranas de NC, obteve-se 99,02% de degradação e reduções de 87,14% da DQO, 89,01% da DBO e 85,27% do COT após 90 min. A estabilidade catalítica dos NC foi avaliada, constatando-se que o CB/Fe3O4 pôde ser utilizado por 15 ciclos consecutivos, mantendo uma eficiência de cerca de 90%. O CB/FeS2 manteve a degradação em mais de 99%, mesmo após 25 ensaios sequenciais. As cinéticas de degradação e mineralização dos sistemas seguiram um modelo de pseudo-primeira ordem. A análise de ecotoxicidade com sementes de almeirão, cenoura e mostarda revelou uma possível formação de intermediários tóxicos, enquanto a realizada com Artemia Salina indicou que os tratamentos não geraram subprodutos tóxicos a este organismo. Por fim, os sistemas foram aplicados a efluentes de lavanderia. A combinação entre a coagulação/floculação da ETE da indústria e o POA foto-Fenton reduziu a coloração da amostra aos níveis de lançamento exigidos pela legislação. Contudo, apenas através do sistema foto-Fenton/sunlight/CB/FeS2 foi possível diminuir a DQO em mais de 80%, tal como também requerido. Posteriormente, ao investigar a associação entre um processo de coagulação/floculação utilizando pectina como coagulante/floculante orgânico e os sistemas foto-Fenton/sunlight/CB/Fe3O4 e foto- Fenton/sunlight/CB/FeS2 como etapa de polimento, atingiram-se reduções da cor e turbidez do efluente, bem como da DQO, cuja eficiência total dos tratamentos combinados foi de 84,40% e 88,15%, respectivamente.