Análises de pH e condutividade

Medidas de pH e condutividade foram efetuadas através de um pHmetro TECNAL modelo TEC-2 e de um condutivímetro SCHOTT modelo CG 853, respectivamente. Ambos os equipamentos foram calibrados previamente a qualquer análise.

4.6 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

4.6.1 Caracterização do reator de plasma frio

A caracterização do reator de plasma frio consistiu em se avaliar o efeito de parâmetros experimentais do reator sobre a descoloração do AM pela aplicação do plasma frio de N2. O sistema de plasma frio inclui o reator de plasma frio (figura 13), uma fonte de alta tensão (Neonena – 17kV, 30mA e 60 Hz), um variador de tensão primário (Sociedade Técnica Paulista S.A. – 3kVA), um agitador magnético (Microquímica, MQMA-301) e um banho termostatizador (Microquímica – MQBTC 99- 20). As condições experimentais foram: 100 mL de solução de AM (3 x 10‒5 _{mol L}‒1_{), pH 2 (HCl/KCl) e condutividade iônica de 15 mS cm}‒1 (condições padrões). A descoloração do AM foi acompanhada através da espectrofotometria UV-Vis pelo decaimento da banda de absorção máxima do corante em 506nm. Retiravam-se volumes de 2mL da solução de AM exposta ao plasma frio em intervalos de tempo pré-determinados, adicionados à cubeta de quartzo e conduzidos ao espectrofotômetro UV- Vis. As medições espectrofotométricas ocorreram nos seguintes tempos reacionais: 0, 1, 3, 5, 7, 10, 15, 20, 30, 40, 50 e 60 min. As amostras coletadas do reator foram descartas após as análises. Todos os experimentos foram realizados em triplicata. Os resultados de descoloração são apresentados como porcentagem de descoloração de acordo com a equação 7:

% 𝐷𝑒𝑠𝑐𝑜𝑙𝑜𝑟𝑎çã𝑜 = 100 𝑥 𝐴𝑏𝑠 (𝑖𝑛𝑖)−𝐴𝑏𝑠 (𝑓𝑖𝑛)

𝐴𝑏𝑠 (𝑖𝑛𝑖) (7)

onde Abs (ini) e Abs (fin) correspondem à absorbância inicial e absorbância da leitura espectrofotométrica em questão no tempo de reação “t”, respectivamente.

4.6.1.1 Efeito da potência elétrica aplicada ao reator

A potência elétrica aplicada ao reator de plasma frio foi variada ajustando a tensão de entrada por meio do variador de tensão primário sobre a fonte de alta tensão. Os valores de potência elétrica estudados foram: 37,3W, 42,7W, 50,1W e 55,5W. As condições experimentais foram: T = 23o_{C; F = 1,0 L min}‒1_{; Gap = 10 mm; Agit. = 500 rpm e Gás} = N2.

4.6.1.2 Efeito do Gap de descarga

O efeito do gap de descarga foi efetuado pela variação da distância entre o eletrodo superior e a superfície da solução nos seguintes valores: 1; 5; 10 e 15 mm. As condições experimentais foram: T = 23o_C; F = 1,0 L min‒1; P = 37,3W; Agit. = 500 rpm e Gás = N2.

4.6.1.3 Efeito do fluxo de gás injetado

O efeito do fluxo de gás foi estudado variando o fluxo de gás injetado no reator pelo eletrodo oco acima da superfície líquida. Os valores de fluxo foram ajustados por meio de um fluxômetro analógico nos seguintes valores: 0,5; 1,0; 1,5 e 2,0 L min‒1. As condições experimentais foram: T = 23o_{C; Gap = 10 mm; P = 37,3W; Agit. = 500} rpm e Gás = N2.

4.6.1.4 Efeito do gás de trabalho

O estudo do gás utilizado para formar o plasma foi realizado de forma independente para cada um dos três gases: N2, O2 e Ar. As condições experimentais foram: T = 23o_{C; F = 1,0 L min}‒1_{; Gap = 10 mm;} P = 37,3W e Agit. = 500 rpm.

4.6.1.5 Efeito da agitação da solução

A agitação da solução do corante AM foi realizada por meio de um agitador magnético digital sobre uma barra magnética localizada no fundo da solução. Os valores de rotação aplicada sobre a barra magnética

foram: 0, 100, 500 e 1000 rpm. As condições experimentais foram: T = 23o_{C; F = 1,0 L min}‒1_{; Gap = 10 mm; P = 37,3W e Gás = N}

2.

4.6.1.6 Efeito da temperatura da solução

A temperatura da solução foi variada pelo ajuste da temperatura da água de circulação no banho termostatizador. Os valores de temperatura foram: 13, 23, 33 e 42o_{C. Todos os ajustes de temperatura,} neste e nos demais experimentos, ocorreram pelo aguardo de alguns minutos até o equilíbrio térmico entre a água de circulação e a solução do corante. As condições experimentais foram: F = 1,0 L min‒1; Gap = 10 mm; P = 37,3W; Agit. = 500 rpm e Gás = N2.

4.6.1.7 Efeito da concentração do corante AM

O efeito da concentração foi realizado variando a concentração da solução do corante AM adicionada ao reator nos seguintes valores: 1,5, 3 e 6 x 10‒5 mol L‒1. As condições experimentais foram: T = 23o_{C; F =} 1,0 L min‒1; Gap = 10 mm; P = 37,3W; Agit. = 500 rpm e Gás = N2.

4.6.1.8 Efeito do pH da solução

O pH da solução do corante AM foi ajustado com solução tampão e uso de um pHmetro.[81-82] _{Os valores de pH utilizados e suas} correspondentes composições e concentração são apresentados na tabela 7. As condições experimentais foram: T = 23o_{C; F = 1,0 L min}‒1_{; Gap =} 10 mm; Vent = 150 V e Agit. = 500 rpm. Para as soluções em que a condutividade final de 15 mS cm‒1 não foi atingida, adicionou-se cloreto de potássio até atingir o valor. O efeito do pH da solução na descoloração do AM foi realizado com os três gases de trabalho (N2, O2 e Ar).

Tabela 7: Composição dos tampões selecionados. Valor de pH Composição 2 KCl (0,1 M) + HCl (0,156M) 5 CH3COONa (0,14M) + CH3COOH (0,06M) 7 KH2PO4 (0,05M) + NaOH (0,03M) 9 Na2B4O7.10H2O (0,015M) + HCl (0,055M) 12 Na2HPO4 (0,075M) + NaOH (0,08M) Fonte: referências 81 e 82.

4.6.1.9 Efeito da condutividade da solução

O efeito da condutividade da solução de AM foi estudado variando o valor da condutividade da solução do corante AM por meio da adição de KCl até os valores de 1, 5, 10 e 15 mS cm‒1 e com o uso de um condutivímetro. As condições experimentais foram: T = 23o_{C; F = 1,0 L} min‒1; Gap = 10 mm; P = 37,3W; Agit. = 500 rpm; Gás = N2.

4.6.1.10 Efeito da Água ativada por plasma

O efeito da AAP consistiu em aplicar o plasma frio (processo de ativação da água) sobre 100 mL de água deionizada (sem corante) e analisar o efeito dessa ativação da água sobre a degradação do AM. Os experimentos foram realizados para os três gases de trabalho (N2, O2 e Ar) e em função de diferentes tempos de aplicação do plasma frio. O procedimento consistiu em coletar 1mL da água exposta ao plasma frio e adicionar à uma cubeta de quartzo contendo 1 mL de AM (6 x 10‒5 mol L‒1) finalizando em uma concentração inicial igual para todos os experimentos: 3 x 10‒5 _{mol L}‒1_{. Sequencialmente a cubeta foi conduzida} ao espectrofotômetro e mantida em repouso e ao abrigo de qualquer fonte de energia extra. As condições experimentais foram: T = 23o_{C; F = 1,0 L} min‒1; Gap = 10 mm; P = 55,5W e Agit. = 500 rpm.

4.6.1.11 Caracterização elétrica do reator de plasma frio

Medidas elétricas de tensão, corrente e potência elétrica do reator de plasma frio se obtiveram através de um osciloscópio (Tektronix, modelo TDS 3012B) equipado de uma ponteira de alta tensão (Tektronix modelo P6015A) e uma ponteira de corrente Tektronix TCP202. As

medidas elétricas foram realizadas aplicando o plasma frio sobre a solução padrão de AM e efetuadas para os três diferentes gases de trabalho (N2, O2 e Ar), e para diferentes valores de tensão de entrada aplicada ao transformador (0, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 150, 160, 180, 200, 220, 240 e 250V). Para as medidas de tensão, ligou-se a ponteira de alta tensão em paralelo aos terminais elétricos do reator, enquanto que para medidas de corrente, a ponteira de corrente foi conectada em série a um dos terminais de alta tensão. As condições experimentais foram: T = 23o_{C; F = 1,0 L min}‒1_{;Gap = 10 mm e Agit. = 500 rpm.}

4.6.2 Determinação e quantificação de espécies químicas ativas