Aprimoramento do processo UV/H2O2 pelo uso das micro-ondas em um novo conceito de reator

• Autor(a) principal: Barrenha, Pedro Ivo Isá
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-11012021-175500/
• topic: advanced oxidation processes (AOP); bisfenol A; bisphenol A; experimental design; micro-ondas; microwaves; parabenos; parabens; planejamento experimental; processos oxidativos avançados (POA)

Nesta Tese, foi proposto um novo conceito de reator para sistemas UV/H2O2/MO sem o uso das lâmpadas de descarga sem eletrodo. O reator permite a comparação direta de POAs na presença e ausência das micro-ondas (MO), bem como avaliar os efeitos de tal radiação na remoção de contaminantes emergentes. Para a otimização do sistema, por meio da metodologia de superfícies de resposta (MSR), foi selecionado o bisfenol A (BPA, concentração inicial de 100 µ L-1), dada sua importância ambiental. Os fatores selecionados para o estudo foram concentração de H2O2 (CH2O2), vazão do sistema reacional (Q) e potência do forno de MO (P). Os resultados iniciais mostraram que as MO apresentaram um efeito estatisticamente significativo na remoção do BPA, com tendência a melhores resultados no nível mais baixo do intervalo estudado. As condições ótimas de degradação foram: CH2O2 = 20 mg L-1, Q = 700 mL min-1 e P = 245 W. Nessas condições, não houve diferenças significativas entre os sistemas UV/H2O2/MO e UV/H2O2. No entanto, em condições mais brandas de degradação (CH2O2 = 5 mg L-1, Q = 600 mL min-1 e P = 245 W), a remoção do BPA aumentou de 65 para 95% (em 60 min) com o uso das MO. Além disso, a taxa inicial de remoção do BPA dobrou (0,046 para 0,100 min-1) e a capacidade máxima de oxidação (CMO) do sistema passou de 86 para 100%. Com o intuito de se verificar o efeito das MO sem a possível influência do aquecimento delas resultante, o forno de MO foi substituído por um sistema de aquecimento convencional capaz de fornecer a mesma taxa de aquecimento. Os dois modos de aquecimento foram comparados considerando-se os produtos de degradação identificados ao longo das degradações. Foram encontradas estruturas diferentes entre os sistemas, sugerindo a existência de efeitos específicos das MO. Para se verificar se a irradiação de MO poderia influenciar o mecanismo de degradação de moléculas estruturalmente semelhantes, foram selecionados quatro parabenos com diferentes radicais alcoxila (metil, etil, propil e isobutilparabeno). Os resultados dos planejamentos fatoriais 23 completos (mesmos fatores e níveis utilizados na etapa preliminar da MSR) mostraram que as MO tiveram efeitos diferentes com cada parabeno, sendo o metilparabeno o único beneficiado pelo aumento da potência do forno. Etil, propil e isobutilparabenos apresentaram melhores resultados na potência mais baixa, sendo observado um aumento na intensidade do efeito das MO com o aumento do radical alcoxila. Avaliando-se os produtos de degradação dos sistemas com aquecimento por MO ou convencional, observaram-se diferenças entre as intensidades dos sinais obtidos relativos a produtos observados em ambos os reatores, corroborando a hipótese da existência de efeitos específicos das MO (neste caso, favorecimento de mecanismos e modificações na seletividade).