Métodos químicos

Os tratamentos químicos para os efluentes coloridos geralmente são simples, sendo a oxidação química, o método mais comum para a degradação química de corantes. Neste método, a remoção de cor acontece pela oxidação das moléculas de corantes resultando na clivagem dos respectivos anéis aromáticos (ROBINSON et al., 2001). Para obter uma remoção de cor satisfatória por oxidação, utilizam-se agentes oxidantes poderosos, tais como, ozônio, cloro, H2O2, reagentes Fenton (H2O2/Fe(II)), UV/H2O2 e UV/O3 (ANJANEYULU et

al., 2005).

O ozônio é um poderoso agente oxidante e pode reagir com diferentes classes de corantes com boa eficiência de remoção de cor, ele pode atuar seletivamente oxidando grupos cromóforos e estruturas aromáticas. As reações de oxidação podem acontecer direta ou indiretamente. Diretamente é quando o ozônio atua como aceptor de elétrons, oxidando diretamente o corante. Indiretamente ocorre por meio de radicais OH originados da auto-decomposição do O3. Uma das maiores vantagens do ozônio é que ele pode ser aplicado em estado gasoso, não

contribuindo para o aumento na geração de efluente e lodo. Além disso, a descoloração pelo emprego de ozônio se processa em um período de tempo relativamente curto, ele é eficiente mesmo em baixas concentrações apresentando baixa sensibilidade a alterações na temperatura. Dentre as principais desvantagens da utilização do O3 para fins de tratamento de

efluentes têxteis estão a baixa eficiência com corantes insolúveis e dispersivos, a formação de subprodutos que podem ser tóxicos e carcinogênicos exigindo tratamento adicional, e o alto custo acarretado pelo seu baixo tempo de meia vida (DE SOUZA et al., 2010; DOS SANTOS et al., 2007a; ANJANEYULU et al., 2005; ROBINSON et al., 2001).

O hipoclorito de sódio, NaOCl, também pode ser utilizado para tratar efluentes coloridos. Ele é mais utilizado no tratamento de efluentes contendo corantes com grupos ou substituintes

amino ligados ao anel naftalênico. A taxa de descoloração aumenta com o aumento na concentração de hipoclorito e com o decréscimo do pH. O uso de compostos clorados para a oxidação de corantes tem diminuído em virtude da formação de aminas aromáticas entre outros subprodutos tóxicos ou carcinogênicos produzidos por esse tipo de tratamento (ANJANEYULU et al., 2005; ROBINSON et al., 2001).

Os processos de oxidação avançada (POA) utilizam agentes oxidantes, tais como, O3 e H2O2

juntamente com catalisadores (Fe, Mn e TiO2), seja na presença ou na ausência de fontes de

radiação. Nestes processos, a formação de radicais hidroxila com alto poder oxidante, eleva consideravelmente a taxa de oxidação dos substratos em comparação com as práticas comuns de oxidação. Várias combinações de POAs têm sido estudadas para a remoção de cor em efluentes. A seguir são apresentadas algumas importantes configurações de POA.

1) Reagentes Fenton (H2O2/Fe(II)), têm se mostrado eficientes para a oxidação de matéria

orgânica e remoção de cor em efluentes que apresentam toxicidade em relação ao tratamento biológico. O processo Fenton exibe grande eficiência em sistemas com alta concentração de corantes e baixo pH inicial. Em estudos com corantes dispersivos, o processo Fenton exibiu os melhores resultados quando comparado às técnicas usando oxidação eletroquímica, por ozônio ou por hipoclorito (DOS SANTOS et al., 2007a; ANJANEYULU et al., 2005). Uma das maiores desvantagens associada à este processo é a volumosa geração de lodo contendo alta concentração de impurezas, como corantes e reagentes usados na floculação. (ROBINSON et al., 2001).

2) O processo fotoquímico H2O2/UV é o POA mais utilizado para o tratamento de poluentes

recalcitrantes em efluentes. Isto se deve a importantes características como, alta remoção de DQO, baixo tempo de retenção e não formação de lodo (DOS SANTOS et al., 2007a). A fotólise direta do H2O2 por fótons com comprimento de onda inferiores a 370 nm produz dois

radicais .OH (equação 2.1, p. 20) que têm alto poder oxidante para a maioria dos poluentes

orgânicos, incluindo corantes. A oxidação parcial pode aumentar a biodegradabilidade do corante e possibilitar o tratamento biológico do mesmo. Dependendo da concentração inicial do efluente e da extensão em que ocorre a descoloração, subprodutos como haletos, metais, aldeídos, ácidos inorgânicos e orgânicos, podem ser formados (ROBINSON et al., 2001). No processo global, os compostos tóxicos podem ser oxidados a CO2, H2O e sais. A remoção do

corante pode ser influenciada por fatores como: intensidade da radiação UV, pH, estrutura do corante e composição do efluente. (ANJANEYULU et al., 2005; ROBINSON et al., 2001).

H2O2 + hυ 2HO (2.1)

O uso de UV na presença de semicondutores catalíticos, como o TiO2, é um POA que tem

mostrado considerável capacidade de remoção de cor. Assim, diferentes combinações têm sido investigadas: O3/TiO2, O3/TiO2/H2O2 e TiO2/H2O2. Entretanto, todas são fortemente

influenciadas pelo pH do sistema, pelo tipo e concentração do corante. Recentemente, tecnologias que substituem a radiação UV pela solar também têm sido investigadas (DOS SANTOS et al., 2007a).

3) O tratamento eletroquímico de efluentes coloridos é um POA poderoso para controle e degradação de poluentes recalcitrantes e pode oferecer alta eficiência na remoção de cor em efluentes. Este tratamento necessita de pouca ou nenhuma adição de produtos químicos, requer equipamentos simples, compactos e de fácil operação. O custo da eletricidade é comparável ao de aditivos químicos utilizados em outros tipos de processos. Acredita-se que o principal agente oxidante no processo eletroquímico seja o íon hipoclorito ou ácido hipocloroso formado devido à ocorrência natural de íons cloreto no efluente. Radicais hidroxila e outras espécies reativas também podem participar deste processo de oxidação. A oxidação eletroquímica é não-específica, portanto, pode ser aplicada a diversos tipos de poluentes. Contudo, taxas de fluxo relativamente altas podem diminuir a degradação do corante (ANJANEYULU et al., 2005; ROBINSON et al., 2001).

4) De acordo com Forgacs et al. (2004), o uso de peróxido de hidrogênio (H2O2) em presença

de sulfato de Fe(II), de sulfato de Fe(III), de TiO2, ou de radiação UV é eficaz para a remoção

de classes variadas de corantes. No entanto, a otimização das condições operacionais desses processos resultou em diferentes eficiências de remoção para cada classe de corante, revelando uma grande dificuldade para a implantação de uma técnica universal capaz de atuar em efluentes coloridos com ampla variedade na composição e complexidade.