• Nenhum resultado encontrado

3 APLICAÇÃO DE MÉTODOS OXIDATIVOS AVANÇADOS PARA A

3.6 CONCLUSÃO

Nas últimas décadas, a eletroquímica se tornou uma alternativa para o combate da contaminação ambiental da água, solo e ar. Os resultados obtidos por vários grupos de investigação no mundo usando diferentes técnicas eletroquímicas (eletro-oxidação, eletro- redução, eletrocoagulação, eletro-flotação, etc.) como métodos de remediação ambiental foram capazes de determinar o padrão para esses métodos serem eficazes na diminuição dos contaminantes para a prevenção e proteção do ambiente (IBÁÑEZ, 1997 e 1999). Antes do processo de oxidação eletroquímica ser considerada como uma alternativa de desinfecção de água potável; este mesmo processo foi avaliado para o tratamento de águas residuais industriais e municipais que são eliminadas com grandes quantidades de contaminantes orgânicos e inorgânicos (MARTINEZ-HUITLE; FERRO, 2006; MARTINEZ-HUITLE et al., 2006). A eficiência e versatilidade deste processo permitiu considerar novas aplicações como explicado ao longo deste artigo. Assim, a rápida redução/eliminação de micro-organismos e a total oxidação das substâncias orgânicas são efetuadas graças a grande quantidade de espécies ativas produzidas (cloro ou EOR) na eletrólise, e estes são fatores importantes que determinam os benefícios dos métodos. Oxidantes como o dióxido de cloro e ozônio, já produzidos industrialmente para a desinfecção; também podem ser eletro-geradores junto com outros oxidantes (cloro molecular, hipoclorito, ácido hipocloroso e peróxido de hidrogênio) mediante o processo eletroquímico de desinfecção. Este último torna-se a técnica mais atrativa e eficaz, além de versátil (MARTINEZ-HUITLE; FERRO, 2006; MARTINEZ- HUITLE et al., 2006). Sem dúvida, a aplicabilidade da tecnologia eletroquímica abre novas perspectivas para o tratamento fácil e eficaz da água sem o uso de agentes químicos.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao CNPq pelo financiamento. CAMH agradece os comentários proporcionados pelo Prof. Dr. Jorge G. Ibáñez-Cornejo do Centro Mexicano de química em Microescala (Universidade Iberoamericana-México).

REFERÊNCIAS

ANDREWS, S. Evaluation of surface disinfection procedures for enumerating fungi in foods: a collaborative study. International Journal of Food Microbiology, v. 29, n. 2, p. 177-184, 1996. Disponível em: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0168160595000445

Acesso em: 29 de mar. 2014.

BERGMANN, H.; IOURTCHOUK, T.; SCHÖPS, K.; BOUZEK, K.New UV irradiation and direct electrolysis—promising methods for water disinfection. Chemical Engineering

Journal, v. 85, n. 2, p. 111-117, 2002. Disponível em:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894701001887 Acesso em: 24 de abr.

2014.

BULL, R. J.; KRASNER, S. W.; DANIEL, P.; BULL, R. D. Health effects and occurrence of disinfection by-products, AWWA Research Foundation and American Water Works

Association, 2001.

CAI, R.; HASHIMOTO, K.; ITOH, K,; KUBOTA, Y.; FUJISHIMA, A. Photokilling of malignant cells with ultrafine TiO 2 powder. Bulletin of the Chemical Society of Japan, v. 64, n. 4, p. 1268-1273, 1991. Disponível em:

https://www.jstage.jst.go.jp/article/bcsj1926/64/4/64_4_1268/_article Acesso em: 21 de maio

2014.

CHO, M.; CHUNG, H.; CHOI, W.; YOON, J. Linear correlation between inactivation of E. coli and OH radical concentration in TiO2 photocatalytic disinfection. Waterresearch, v. 38,

n. 4, p. 1069-1077, 2004b. Disponível em:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004313540300602X Acesso em: 25 de mar.

2014.

CHO, M.; LEE, Y.; CHUNG, H.; YOON, J. Inactivation of Escherichia coli by

photochemical reaction of ferrioxalate at slightly acidic and near-neutral pHs. Applied and

Environmental Microbiology, v. 70, n. 2, p. 1129-1134, 2004a.Disponível em:

http://aem.asm.org/content/70/2/1129.short Acesso em: 7 de mar. 2014.

DILLERT, R.; SIEMON, U.; BAHNEMANN, D. Photocatalytic disinfection of municipal

wastewater.Chemical Engineering & Technology,v. 21, n. 4, p. 356-358, 1998.Disponível

em:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/%28SICI%291521-

4125%28199804%2921:4%3C356::AID-CEAT356%3E3.0.CO;2-H/epdf Acesso em: 28 de

abr. 2014.

DREES, K. P.; ABBASZADEGAN, M.; MAIER, R. M. Comparative electrochemical inactivation of bacteria and bacteriophage.Water Research, v. 37, n. 10, p. 2291-2300, 2003.Disponível em: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135403000095

Acesso em: 9 de fev. 2014.

DRIEDGER, A. M.; RENNECKER, J. L.; MARIÑAS, B. J. Sequential inactivation of

Cryptosporidium parvumoocysts with ozone and free chlorine. Water Research, v. 34, n. 14, p. 3591-3597, 2000. Disponível em:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004313540000097X Acesso em: 23 de mar.

FENG, C.; SUGIURA, N.; SHIMADA, S.; MAEKAWA, T. Development of a high performance electrochemical wastewater treatment system. Journal of Hazardous

Materials, v.103, n. 1, p. 65-78, 2003.Disponível em:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030438940300222X Acesso em: 3 de abr.

2014.

FENG, C.; SUZUKI, K.; ZHAO, S.; SUGIURA, N.; SHIMADA, S.; MAEKAWA, T. Water disinfection by electrochemical treatment. Bioresource Technology, v. 94, n. 1, p. 21-25, 2004. Disponível em: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852403003511

Acesso em: 13 de fev. 2014.

FERNANDES, A.; MORAO, A.; MAGRINHO, M.; LOPES, A.; GONÇALVES, I.

Electrochemical degradation of CI acid orange 7. Dyes and Pigments, v. 61, n. 3, p. 287-296, 2004. Disponível em: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143720803002341

Acesso em: 14 de maio 2014.

FUJISHIMA, A.; CAI, R. X.; OTSUKI, J.; HASHIMOTO, K.; ITOH, K.; YAMASHITA, T.; KUBOTA, Y. Biochemical application of photoelectrochemistry: photokilling of malignant cells with TiO 2 powder. Electrochimica Acta, v. 38, n. 1, p. 153-157, 1993. Disponível em:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/001346869380022R Acesso em: 18 de abr.

2014.

GALAL-GORCHEV, H. Safety of Water Disinfection: Balancing Chemical and Microbiological Risks, Ed. G. F. Craun, ILSI Press, Washington, DC, pp. 463, 1993.

HONG, J. H.; GROSS, K. C. Surface sterilization of whole tomato fruit with sodium hypochlorite influences subsequent postharvest behavior of fresh-cut slices. Postharvest

Biology and Technology, v. 13, n. 1, p. 51-58, 1998.Disponívelem:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925521497000720 Acesso em: 15 de abr.

2014.

HUANG, N. P.; MIN-HUA, X.; YUAN, C. W.;& RUI-RONG, Y.The study of the photokilling effect and mechanism of ultrafine TiO 2 particles on U937 cells. Journal of

Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, v. 108, n. 2, p. 229-233, 1997. Disponível

em: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1010603097000932 Acesso em: 22 de

maio 2014.

Ibáñez J. G. Aportaciones de la Electroquímica para el Mejoramiento del Ambiente. Avance y Perspectiva, CINVESTAV-México, v. 18, n. 1. ISNN 01851486. 1999.

IBÁÑEZ J., GUIMARÃES J. R., LITTER M. I. PIZARRO, R. Desinfección de água». Programa Iberoamericano De Ciencia Y Tecnología Para El Desarrollo CyTED. Cap. 15, 305,

2001.

IBÁÑEZ, J. G. Aplicaciones Electroquímicas Para El Saneamiento Ambiental. Educación Química, v. 8, p. 43. 1997.

IRELAND, J. C.; KLOSTERMANN, P.; RICE, E. W.; CLARK, R. M. Inactivation of Escherichia coli by titanium dioxide photocatalytic oxidation. Appliedand Environmental

Microbiology, v. 59, n. 5, p. 1668-1670, 1993. Disponível em:

http://aem.asm.org/content/59/5/1668.short Acesso em: 1 de abr. 2014.

JEONG, J.; KIM, J. Y.; YOON, J.The role of reactive oxygen species in the electrochemical inactivation of microorganisms. Environmental Science & Technology, v. 40, n. 19, p. 6117-6122, 2006. Disponível em: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/es0604313 Acesso em: 14 de jun. 2014.

JOLLEY R. L. Y JOHNSON, J. D. Water chlorination: Chemistry, environmental impact and health effects, Lewis Publishers, Inc., Chelsea, MI. 1985.

JORQUERA, M. A.; VALENCIA, G.; EGUCHI, M.; KATAYOSE, M.; RIQUELME, C. Disinfection of seawater for hatchery aquaculture systems using electrolytic water treatment.

Aquaculture, v. 207, n. 3, p. 213-224, 2002. Disponível em:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0044848601007669 Acesso em: 8 de fev.

2014.

KERWICK, M. I.; REDDY, S. M.; CHAMBERLAIN, A. H. L.; HOLT, D. M.

Electrochemical disinfection, an environmentally acceptable method of drinking water disinfection?. Electrochimica Acta, v. 50, n. 25, p. 5270-5277, 2005. Disponível em:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468605005451 Acesso em: 15 de mar.

2014.

KOMULAINEN, H.; VAITTINEN, S. L.; VARTIAINEN, T.; TUOMISTO, J.; KOSMA, V. M.; KALISTE-KORHONEN, E.; TUOMINEN, R. K. Carcinogenicity of the drinking water mutagen 3-chloro-4-(dichloromethyl)-5-hydroxy-2 (5H)-furanone in the rat. Journal of the

National Cancer Institute, v. 89, n. 12, p. 848-856, 1997. Disponível em:

http://jnci.oxfordjournals.org/content/89/12/848.short Acesso em: 12 de maio 2014.

KÖRBAHTI, B. K.; TANYOLAC, A. Continuous electrochemical treatment of phenolic wastewater in a tubular reactor. Water Research, v. 37, n. 7, p. 1505-1514, 2003.Disponível

em: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135402005237 Acesso em: 22 de

abr. 2014.

LI, H.; ZHU, X.; NI, J. Comparison of electrochemical method with ozonation, chlorination and monochloramination in drinking water disinfection. Electrochimica Acta, v. 56, n. 27, p. 9789-9796, 2011. Disponível em:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468611012965 Acesso em: 10 de abr.

2014.

LI, X. Y.; DIAO, H. F.; FAN, F. X. J.; GU, J. D.; DING, F.; TONG, A. S. F. Electrochemical wastewater disinfection: Identification of its principal germicidal actions. Journal of

environmental engineering, v. 130, n. 10, p. 1217-1221, 2004.Disponível em:

http://ascelibrary.org/doi/pdf/10.1061/%28ASCE%290733-

9372%282004%29130%3A10%281217%29Acessoem: 27 de abr. 2014.

LIANG, W.; QU, J.; CHEN, L.; LIU, H.; LEI, P. Inactivation of Microcystis aeruginosa by continuous electrochemical cycling process in tube using Ti/RuO2electrodes. Environmental Science & Technology, v. 39, n. 12, p. 4633-4639, 2005.Disponível em:

MARTINEZ-HUITLE, C. A.; FERRO, S. Electrochemical oxidation of organic pollutants for the wastewater treatment: direct and indirect processes. Chemical Society Reviews,v. 35, n. 12, p. 1324-1340, 2006. Disponível em:

http://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2006/CS/B517632H Acesso em: 26 de mar. 2014.

MARTÍNEZ-HUITLE, C. A.; HERNÁNDEZ, F.; FERRO, S.; QUIROZ ALFARO, M. A.; DE BATTISTI, A. Oxidaciónelectroquímica: Una alternativa para eltratamiento de aguas con contaminantes orgánicos. Afinidad, v. 63, n. 521, p. 26-34, 2006. Disponível em:

http://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=2051778 Acesso em: 12 de maio 2014.

MATSUNAGA, T. A. D. A. S. H. I.; NAKASONO, S. A. T. O. S. H. I.; TAKAMUKU, T. O. S. H. I. H. I. R. O.; BURGESS, J. G.; NAKAMURA, N.; SODE, K. Disinfection of drinking water by using a novel electrochemical reactor employing carbon-cloth electrodes. Applied

and Environmental Microbiology, v.58, n. 2, p. 686-689, 1992. Disponível em:

http://aem.asm.org/content/58/2/686.full.pdf Acesso em: 28 de mar. 2014.

MATSUNAGA, T.; NAKASONO, S.; KITAJIMA, Y.; HORIGUCHI, K. Electrochemical disinfection of bacteria in drinking water using activated carbon fibers. Biotechnology and

Bioengineering, v. 43, n. 5, p. 429-433, 1994.Disponível em:

http://www.readcube.com/articles/10.1002%2Fbit.260430511?r3_referer=wol&tracking_actio n=preview_click&show_checkout=1&purchase_referrer=onlinelibrary.wiley.com&purchase_

site_license=PUBLICATION_OUTSIDE_OF_LICENSE_PERIODAcesso em: 2 de fev.

2014.

MATSUNAGA, T.; TOMODA, R.; NAKAJIMA, T.; NAKAMURA, N. O. R. I. Y. U. K. I.; KOMINE, T. Continuous-sterilization system that uses photosemiconductor powders.

Appliedand Environmental Microbiology, v. 54, n. 6, p. 1330-1333, 1988. Disponível em:

http://aem.asm.org/content/54/6/1330.short Acesso em: 21 de maio 2014.

MATSUNAGA, T.; TOMODA, R.; NAKAJIMA, T.; WAKE, H. Photoelectrochemical sterilization of microbial cells by semiconductor powders. FEMS Microbiology Letters, v. 29, n. 1-2, p. 211-214, 1985. Disponível em: http://femsle.oxfordjournals.org/content/29/1-

2/211-1.abstract Acesso em: 25 de mar. 2014.

MELIÁN, J. H.; RODRIGUEZ, J. D.; SUÁREZ, A. V.; RENDÓN, E. T.; DO CAMPO, C. V.; ARANA, J.; PEÑA, J. P. The photocatalyticdisinfectionofurbanwastewaters.

Chemosphere,v. 41, n. 3, p. 323-327, 2000. Disponível em:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653599005020 Acesso em: 17 de jun.

2014.

MORIOKA, T.; SAITO, T.; NARA, Y.; ONODA, K. Antibacterial action of powdered semiconductor on a serotypeg Streptococcus mutans. Caries Research, v. 22, n. 4, p. 230- 231, 1988. Disponível em: http://www.karger.com/Article/Abstract/261111 Acesso em: 27 de mar. 2014.

MOTHEO, A. J.; PINHEDO, L. Electrochemical degradation of humicacid. Scienceof the

Total Environment, v. 256, n. 1, p. 67-76, 2000. Disponível em:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969700004691 Acesso em:23 de abr.

NAGAME, S.; OKU, T.; KAMBARA, M.; KONISHI, K. Antibacterial effect of the powdered semiconductor TiO2 on the viability of oral microorganisms. Journal of Dental

Research, v. 68, p.1696-1697, 1989.

PANIZZA, M.; CERISOLA, G. Application of diamond electrodes to electrochemical processes. Electrochimica Acta, v. 51, n. 2, p. 191-199, 2005. Disponível em:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001346860500397X Acesso em: 2 de maio

2014.

PARK, J. C.; LEE, M. S.; LEE, D. H.; PARK, B. J.; HAN, D. W.; UZAWA, M.; TAKATORI, K. Inactivation of bacteria in seawater by low-amperage electric current.

Applied and Environmental Microbiology, v. 69, n. 4, p. 2405-2408, 2003.Disponível em:

http://aem.asm.org/content/69/4/2405.short Acesso em: 4 de abr. 2014.

PATERMARAKIS, G.; FOUNTOUKIDIS, E. Disinfection of water by electrochemical treatment. Water Research, v. 24, n. 12, p. 1491-1496, 1990. Disponívl em:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/004313549090083IAcesso em: 29 de maio

2014.

POLCARO, A. M.; VACCA, A.; MASCIA, M.; PALMAS, S.; POMPEI, R.; LACONI, S. Characterization of a stirred tank electrochemical cell for water disinfection processes.

Electrochimica Acta, v. 52, n. 7, p. 2595-2602, 2007. Disponível em:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468606009807 Acesso em: 16 de fev.

2014.

RAJESHWAR, K.; IBANEZ, J. G. Environmental electrochemistry: Fundamentals and applications in pollution sensors and abatement. Academic Press.1997.Acessoem: 17 de abr. 2014.

REICHHARDT, T. Chlorine industry says EPA rules ignore good science. Nature, v. 399, n. 6738, p. 718-718, 1999. Disponível em:

http://www.nature.com/nature/journal/v399/n6738/full/399718a0.html Acesso em: 10 de maio

2014.

SANCHES, S. M.; SILVA, H. T. P.; VIEIRA, E. M. Agentes desinfetantes alternativos para o tratamento de água. Química Nova na Escola, v. 17, p. 8-11, 2003. Disponível em:

http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc17/a03.pdf Acesso em: 2 de maio 2014.

SHIMMURA, S.; MATSUMOTO, K.; YAGUCHI, H.; OKUDA, T.; MIYAJIMA, S.; NEGI, A.; ... TSUBOT, K. Acidic electrolysed water in the disinfection of the ocular surface.

Experimental Eye Research, v. 70, n. 1, p. 1-6, 2000.Disponível em:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0014483599907765 Acesso em: 7 de maio

2014.

SILVA, S. S.; MAGALHÃES, F.; SANSIVIERO, M. T. C. Nanocompósitos semicondutores ZnO/TiO2. Testes fotocatalíticos. Química Nova, v. 33, n. 1, p. 85-89, 2010. Disponível em:

SJOGREN, J. C.; SIERKA, R. A.Inactivation of phage MS2 by iron-aided titanium dioxide photocatalysis. Applied and Environmental Microbiology, v. 60, n. 1, p. 344-347, 1994.

Disponível em: http://aem.asm.org/content/60/1/344.shortAcesso em: 3 de maio 2014.

SON, H.; CHO, M.; CHUNG, H.; CHOI, S.; YOON, J. Bactericidal activity of mixed oxidants: Comparison with free chlorine. Journal of Industrial and Engineering

Chemistry, v. 10, n. 5, p. 705-709, 2004.Disponível em:

http://www.cheric.org/PDF/JIEC/IE10/IE10-5-0705.pdfAcessoem: 4 de mar. 2014.

SPRINGTHORPE, S.; SATTAR, S.A dynamic reactor to study disinfection of drinking water. American Water Works Association, 2001.

TOKUDA, H.; NAKANISHI, K. Application of direct current to protect bioreactor against contamination. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, v. 59, n. 4, p. 753-755, 1995. Disponível em: http://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1271/bbb.59.753Acessoem: 3 de jun. 2014.

TRUSSELL, R. R. An overview of disinfectant residuals in drinking water distribution systems. Aqua, v. 48, n. 1, p. 2-10, 1999. Disponível em:

http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=9957754 Acesso em: 4 de mar. 2014.

VENCZEL, L. V.; ARROWOOD, M.; HURD, M.; SOBSEY, M. D. Inactivation of Cryptosporidium parvum oocysts and Clostridium perfringens spores by a mixed-oxidant disinfectant and by free chlorine. Applied and Environmental Microbiology, v. 63, n. 4, p. 1598-1601, 1997.Disponível em: http://aem.asm.org/content/63/4/1598.shortAcessoem: 10 de maio 2014.

WATTS, R. J.; KONG, S.; ORR, M. P.; MILLER, G. C.; HENRY, B. E. Photocatalytic inactivation of coliform bacteria and viruses in secondary wastewater effluent. Water

Research, v. 29, n. 1, p. 95-100, 1995. Disponível em:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0043135494E0122M Acesso em: 12 de fev.

2014.

ZHANG, P.; SCRUDATO, R. J.; GERMANO, G. Solarcatalytic inactivation of Escherichia coli in aqueous solutions using TiO 2 as catalyst. Chemosphere, v. 28, n. 3, p. 607-611, 1994. Disponível em: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0045653594903026

4 UNDERSTANDING ACTIVE CHLORINE SPECIES PRODUCTION USING

BORON DOPED DIAMOND FILMS WITH LOWER AND HIGHER sp3/sp2 RATIO

Chrystiane do Nascimento Brito1, Danyelle Medeiros de Araújo1, Carlos A. Martínez-Huitle1, Manuel Andrés Rodrigo2

1

Institute of Chemistry, Federal University of Rio Grande do Norte, Lagoa Nova CEP 59078- 970 - Natal, RN, Brazil

2

Department of Chemical Engineering, Universidad de Castilla-La Mancha, Campus Universitario s/n, 13071 Ciudad Real, Spain

Abstract

The present study was motivated by the reports that promote the use of boron doped diamond (BDD) anode for electrochemical disinfection. The discussion about the production of undesirable active chlorine species on diamond films is still open. For this reason, the influence of sp3/sp2 ratio on the performance on the evolution of chlorine-related species was investigated by polarization and electrolytic techniques in order to establish whether their formation and consumption related to either chemical or electrochemical reactions. The results demonstrated that dissolved Cl2, ClO2−, ClO2, ClO3− and ClO4− species can be

electrochemically formed at both BDD electrodes. However, the concentration trends are different, indicating that the relation of sp3/sp2 ratio has a key role in the electrochemical route to produce ClO3− and ClO4−.

Documentos relacionados