Redução fotocatalítica de Hg (II) e remoção de corantes em águas residuais

Abstract

A fotocatálise heterogênea tem sido apontada como uma alternativa efetiva para o tratamento de efluentes industriais de difícil degradação, a fim de minimizar o impacto ambiental associado ao seu descarte ineficiente. Neste trabalho foi avaliada a atividade de catalisadores TiO2, sintetizados pelo método Pechini variando-se a razão molar (ácido cítrico)/(cátion metálico) de 2:1 (P21), 3:1 (P31), 4:1 (P41) e 5:1 (P51) em três sistemas fotocatalíticos: fotodegradação do azo-corante alaranjado de metila (CI Acid Orange 52) em solução aquosa, fotorredução do íon mercúrio (II) em solução aquosa, separadamente, e no sistema binário fotodegradação do alaranjado de metila/ fotorredução do mercúrio (II). Dentre as reações fotocatalíticas envolvendo o sistema contendo solução aquosa de alaranjado de metila, foi observada a alta eficiência do catalisador P21 na descoloração total da solução em 90 minutos, provavelmente devido à formação da fase anatásio pura. Além disso, os resultados mostraram que o corante pode ser degradado por fotocatálise sem a dissolução de O2 e que o catalisador P21 possuiu bom desempenho no estudo da desativação ao manter o mesmo comportamento em três ciclos reacionais de 240 minutos. Foi observado também, uma representativa degradação da molécula do azo-corante atingindo Demanda Química de Oxigênio (DQO) < 40 mgO2.L-1 em 90 minutos de reação. No estudo da atividade fotocatalítica dos catalisadores na fotorredução do mercúrio (II) foi observada a maior atividade cinética do catalisador P21 demonstrada pela significativa diminuição da concentração do mercúrio em 10 minutos de reação. A maior capacidade de adsorção deste corante pode ter influenciado neste resultado. Foi avaliada a variação de alguns parâmetros reacionais nas reações tais como: pH (4 ou 7), concentração inicial do cátion Hg+2 (10, 20 ou 40 mg.L-1) e concentração do catalisador (1 ou 2 g.L-1) utilizando os catalisadores P21 e P51. Os resultados mostraram que o conjunto de parâmetros que proporcionou a maior taxa de redução foi: pH 7, concentração inicial 10 mg.L-1 e 1 g.L-1 de catalisador. Neste teste, foi possível a redução da concentração de mercúrio (II) para valores menores do que os aceitos pela maioria das instituições de regulamentação ambiental. Foi realizado, também, o estudo do efeito da adição de três compostos orgânicos (etanol, ácido oxálico e ácido cítrico) e NaCl nos sistemas reacionais com os catalisadores P21 e P51 e com a variação do pH (4 ou 7). Foi observado que as taxas de adsorção foram maiores nas soluções com pH 7 o que, de forma geral, influenciou diretamente na maior taxa de fotorredução destes sistemas. Por fim, nos sistemas fotocatalíticos binários (alaranjado de metila/Hg+2) foi possível observar que a presença de íons metálicos diminui a taxa de descoloração do corante, provavelmente, devido à desativação do catalisador provocada pela deposição de mercúrio metálico na superfície do catalisador.