O estudo apresenta uma nova concepção tecnológica aplicada a um processo eletrolítico, baseado na geração de campo elétrico uni- formemente variado, promovendo a ruptura da ligação covalente da água. Tal intento é associado à fotocatálise heterogênea irradiada com fontes ultravioleta de elevada energia de fótons, utilizando irradiação na faixa da UV –Vácuo.
Em um processo eletrolítico que envolva o uso de eletrodos, estes são conectados geralmente a uma fonte externa de corrente con- tínua. E, no caso de eletrocoagulação, a quantidade de metal dissolvido ou depositado é dependente do fluxo de elétrons que passa pela solução eletrolítica (MOLLAH et al., 2004). O processo eletrolítico aqui empre- gado foi baseado na geração de campo elétrico, uniformemente variado, proveniente de uma fonte de tensão elétrica externa. Essa corrente elé- trica emite elétrons, alternadamente, em uma faixa de frequência de 0 a 200 Hz, aos eletrodos submersos na água. Por outro lado, as moléculas de água presentes possuem também sua faixa de frequência natural, pois qualquer objeto formado por um material elástico, quando pertur- bado, vibrará com seu próprio conjunto de frequências particulares, que juntas formam seu padrão de emissão. A isto se denomina frequência
natural da matéria, portanto desde planetas a átomos possuem elastici- dade própria e vibram em uma ou mais frequência natural.
Dessa forma, buscou-se alcançar o princípio da superposição, quando duas ou mais ondas ocupam determinado espaço ao mesmo tempo, os deslocamentos causados por cada uma delas se adicionam em cada ponto. Assim, quando a crista de uma onda se superpõe à crista de outra, seus efeitos individuais se somam e produzem uma onda re- sultante com amplitude maior (HEWITT, 2002; SERWAY; JEWETT, 2011; TIPLER; MOSCA, 2009).
Tal intento se caracteriza como um fenômeno de ressonância e ocorre quando a frequência de vibração forçada, de uma determinada matéria, iguala-se à frequência natural desta. Esse efeito só é alcançado quando é empregada uma força capaz de trazer a matéria a sua posição original e energia suficiente para mantê-lo vibrando. Segundo Feynman, Leighton e Sands (2008), quando duas placas metálicas paralelas são submetidas a uma corrente alternada de baixa frequência, à medida que a tensão se alterna, a carga positiva atribuída a uma das placas é levada a zero, e a carga negativa surge. Enquanto isso ocorre, o campo elétrico desaparece e depois reaparece na direção oposta. À medida que a carga escorre lentamente de um lado para o outro, o campo elétrico segue o mesmo movimento. Em cada instante, o campo elétrico é uniforme.
O processo eletrolítico baseado nesses princípios físicos apre- senta uma série de vantagens em comparação com a eletrólise normal- mente utilizada com corrente contínua. Dentre outras vantagens, desta- ca-se o baixo consumo de energia elétrica, pois é promovida seguindo os aspectos inerentes ao campo elétrico uniforme, interferência cons- trutiva e ressonância, proporcionando o rompimento de ligações quí- micas e, com os fragmentos resultantes, não mais manter a neutralidade elétrica do meio. Portanto, as moléculas polares de água submetidas ao campo elétrico atrativo entre as placas polarizadas, interagindo cons- trutivamente com padrão de onda natural da molécula, são os grandes responsáveis pela formação de íons moleculares, denominados radicais.
Nesse processo, elétrons e fótons são providos diretamente ao material tratado, eliminando a necessidade da adição de substâncias redutoras ou oxidantes potencialmente tóxicas. Sua utilização tem
larga importância, pois reduz a toxicidade dos efluentes por meio da transformação de substâncias persistentes em substâncias facilmente biodegradáveis. Okuno e Yoshimura (2010) afirmam que tanto íons atômicos como os moleculares são entidades muito mais reativas do que átomos ou moléculas neutras.
O campo elétrico é uma propriedade física estabelecida em todos os pontos do espaço que estão sob a influência de uma carga elétrica (TIPLER; MOSCA, 2009; BISCUOLA; BÔAS; D`OCA, 2007). No fotorreator, o campo elétrico foi provocado entres placas metálicas submersas em água, de modo a exercer um torque nas moléculas po- lares, especificamente as da água, que tendem a girar o dipolo para ali- nhá-lo com a direção do campo externo. Por meio da aproximação dos eletrodos planos e paralelos, eletricamente eletrizados, obtém-se, em todos os pontos de cada semi-espaço, um campo elétrico, tendo, em todos os pontos, a mesma intensidade, direção e o mesmo sentido. Na Figura 5.2, vemos a representação gráfica do campo elétrico uniforme contendo linhas de força retas e paralelas, igualmente espaçadas. Três regiões são determinadas: uma entre placas, onde o campo elétrico é praticamente uniforme, e duas externas a elas, onde o campo elétrico é praticamente nulo.
Figura 5.2 – Linhas de um campo elétrico uniforme entre placas planas
Fonte: Elaborada pelos autores.
O fotorreator foi equipado por cinco conjuntos de eletrodos, cada um deles montado com 10 placas de aço inoxidável, medindo: 150 x
50 x 2mm. Na Figura 5.3, estão representadas as placas metálicas antes de serem justapostas em grupo de 10, a uma distância de 5mm entre si, formando um conjunto de eletrodos.
Figura 5.3 – Placas de aço inox, utilizadas como eletrodos
Fonte: Elaborada pelos autores.
Cada conjunto de eletrodo foi alimentado por uma fonte de tensão elétrica, estabilizada, de 220-12V (Volts) para corrente elétrica de até 6A (Ampères), fabricadas pela empresa Hayama. As conexões da fonte aos eletrodos foram realizadas por cabos elétrico do tipo PP 2 x 1,5 mm e bocais elétricos.
Na concepção do fotorreator híbrido, também foram impor- tantes os aspectos construtivos, com destaque para o efeito da forma geométrica do tipo chicana e o material escolhido para a construção do fotorreator. A câmara de reação (fotorreator) foi concebida nas di- mensões: 113,200 x 0,339 x 0,076m, em alumínio formando chicanas. São poucos os materiais que apresentam grande refletividade para ra- diações eletromagnéticas na faixa da ultravioleta e nem todos que são
bons refletores de radiações visíveis são bons refletores de radiação ultravioleta. De acordo com Daniel (1989), os metais, de forma geral, são bons refletores de radiação eletromagnética na faixa ultravioleta com alta absorção ou alta refletividade associadas à condutividade elé- trica que está relacionada aos elétrons livres disponíveis. O alumínio possui uma série de características de material mais apropriado para construção de refletores. Entre elas, destacam-se: a fácil usinabilidade e um maior poder de reflexão para o comprimento de onda de 253,7nm, refletindo de 60 a 90% da radiação incidente em superfícies polidas e de 48 a 66% em superfícies a base de alumínio, além de resistentes à corrosão (DANIEL, 1989).