Desenvolvimento de um processo oxidativo empregando Fe0 e radiação UV-C para degradação de compostos orgânicos em meio aquoso

Abstract

Atualmente, sabe-se que os contaminantes orgânicos, estão presentes nos diversos compartimentos ambientais devido à intensa atividade antrópica. Dos compartimentos ambientais, a contaminação dos recursos hídricos afeta diretamente a vida dos seres vivos. Neste cenário, resíduos químicos laboratoriais e industriais, agrotóxicos, fármacos, produtos de higiene pessoal,dentre outras substâncias orgânicas, apresentam elevado fator de risco para a qualidade dos recursos hídricos, pois estes compostos geralmente são tóxicos e não biodegradáveis.Sendo assim, diversos estudos realizados atualmente têm apontado à contaminação dos recursos hídricos por alguma dessas substâncias na região Sul do Estado do Rio Grande do Sul.Diante deste cenário, fica evidente, que um dos maiores desafios nos dias atuais é a eliminação de uma parte significativa dessa contaminação a qual é causada por esses compostos orgânicos, os quais geralmente são tóxicos e não biodegradáveis.O processo clássico de oxidação biológica falha na eliminação de compostos tóxicos, bem como de contaminantes orgânicos recalcitrantes. Além disso, os processos físico-químicos, como a adsorção em carvão ativado, floculação, e a filtração por membranas, apenas transferem esses contaminantes de fase, sem que ocorra a sua destruição. Sendo assim, surge a necessidade da adoção de técnicas que possam ser destrutivas a essas espécies.O emprego dos Processos Oxidativos Avançados surge como um caminho alternativo para diminuir e eliminar os resíduos desses contaminantes orgânicos. Portanto, teve-se como objetivo neste trabalho propor o desenvolvimento de um novo sistema para a degradação de resíduos de compostos orgânicos em meio aquoso empregando o resíduo de limalha de ferro como fonte de ferro zero, peróxido de hidrogênio, e radiação eletromagnética ultravioleta.Para tanto, foi desenvolvido e confeccionado um reator fotoquímico para ser empregado nas reações de oxidação de dois sistemas modelos, um composto pelos agrotóxicos bentazona e piraclostrobina e o outro pelos compostos nimesulida, epoxiconazol, tebuconazol, propilparabeno e metilparabeno, além disso, também foi realizada a oxidação de resíduos de fase móvel de HPLC. O reator fotoquímico desenvolvido possui uma área de 832 cm2e apresenta intensidade fotônica de 4,93x1017 fótons s-1. Através da aplicação das condições otimizadas do processo (2g de limalha de ferro, pH 2 com radiação UV e tempo de reação de 150 min) obtiveram-se os seguintes resultados: 95% de mineralização do sistema modelo composto pelos agrotóxicos bentazona e piraclostrobina, 98% de mineralização dos sistema modelo formado pela mistura dos compostos nimesulida, epoxiconazol, tebuconazol, propilparabeno e metilparabeno e 48,93% de mineralização do resíduo de fase móvel de HPLC.

Water pollution, contaminations and shortages are problems generating concerning with respect to ground and fresh water quality. Many activities, such as economic growth, worldwide technological, industrial and agricultural development, and pollution growth, result in the contamination, pollution and deterioration of water resources. In this scenario, chemical and laboratory wastes, pesticides, personal care products, pharmaceuticals and other substances can threaten the quality of water resources, because they are generally toxic and non-biodegradable. Recent studies have reported the risk of water contamination by pesticides in Sothern Brazil and detected pesticides in ground, surface and drinking waters.In this context, finding a method to reduce the impact of these pollutants is of great relevance. Among the methods reported to remove organic pollutants from water, the advanced oxidation processes (AOP’s) are the most investigated.AOP’s can be considered appropriate alternatives for treating waters with pesticides, pharmaceuticals and other organic substances. These processes can oxidize and mineralize a wide variety of organic compounds by generating water, carbondioxide and inorganic ions or forming more biodegradable products.Therefore, this study aims to develop and optimize an efficient process using swarf a residual of the metallurgical industry (zero-valent iron), hydrogen peroxide and UV-C radiation to degrade three different aqueous wastes.This process was optimized to degrade an aqueous solution with two pesticides (bentazoneand pyraclostrobin);the best removal conditions were 2 g swarf, pH 2.0, UV-C radiation and 150 min reaction time. Under these conditions, a mineralization of 95% was obtained. Furthermore, these same conditions were used to degrade a miscellaneous with five compounds (nimesulide, propylparaben, methylparaben, epoxiconazole and tebuconazole) and HPLC waste. The process yielded an excellent degree of mineralization, with 98% and 48,93%, respectively.