Processos Oxidativos Avan

1
Processos Oxidativos Avançados (POA)

• petiano José Roberto Ambrósio Júnior

2
Introdução

• A Revolução Industrial ocasionou aumento na
  geração de resíduos
• Estes foram lançados sem preocupação por muitos
  anos
• Na atmosfera
• No solo
• Na água.

3
Introdução

• Atualmente, está havendo maior conscientização
  dos riscos iminentes à saúde humana.
• Necessidade da conservação dos recursos naturais.
• Estão sendo adotadas novas normas e legislações.

4
Introdução

• Diminuir o impacto ambiental da descarga de
  resíduos
• Adaptar e otimizar os processos de produção
  industrial
• Utilizar processos de tratamentos já
  desenvolvidos
• Adsorção em carvão ativado
• Air-stripping
• Oxidação biológica
• Incineração.

5
Introdução

• Ou desenvolver novos processos.
• Processos Oxidativos Avançados.
• Oxidar compostos orgânicos complexos a moléculas
  simples, ou até mesmo mineralizá-las.
• Baseado na geração de radical hidroxila (OH.),
  altamente oxidante e não seletiva.

6
POA

• São classificados em

Sistema Com irradiação Sem irradiação
Homogêneo O3/H2O2/UV O3/UV H2O2/UV Fe(II)/H2O2/UV O3/H2O2 Fe(II)/H2O2
Heterogêneo semicondutor/UV semicondutor/H2O2/UV
7
Homogêneos

• Fotólise de peróxido de hidrogênio (H2O2/UV)
• Ozonização (O3/H2O2O3/UVO3/H2O2/UV)

8
Homogêneos

• Processo Fenton (Fe2/H2O2 Fe2/H2O2/UV)
• O potencial de tratamento de efluentes só foi
  considerado nos últimos anos.
• Destrói várias classes de compostos
• Fenóis, clorofenóis, álcoois, aromáticos,
  corantes entre outras.

9
Heterogêneos

• Fotocatálise heterogênea (semicondutor/UV
  semicondutor/H2O2/UV).
• Princípio
• Ativação de um semicondutor por luz solar ou
  artificial.
• Semicondutor é caracterizado por bandas de
  valência (BV) e por bandas de condução (BC) sendo
  a região entre elas chamada de bandgap.

10
Fotocatálise Heterogênea

• Semicondutores
• Dióxido de Titânio (TiO2)
• Sulfeto de Cádmio (CdS)
• Óxido de Zinco (ZnO)
• Trióxido de Tungstênio (WO3)
• Sulfeto de Zinco (ZnS)
• Trióxido de Ferro (Fe2O3).

11
Diferença em condutor, semicondutor e isolante
BC
BC
BC
BV
BV
BV
Figura 1 Orbitais moleculares de compostos
condutores, semicondutores e isolantes.
12
Fotocatálise Heterogênea
Figura 2 Esquema representativo da partícula de
um semicondutor.
13
Dióxido de Titânio (TiO2)

• Não tóxico
• Fotoestável
• Apresenta estabilidade química.
• Formas alotrópicas
• Anatase
• Rutilo
• Brookite.

14
Dióxido de Titânio (TiO2)

• Área Superficial
• Em torno de 50 m2g-1.
• Tamanho das partículas
• Aproximadamente 100 nm.
• Forma imobilizada
• Placa de vidro
• Esferas de sílica (SiO2).

15
Fotocatálise Heterogêneapor TiO2

• Vantagens em relação ao processo Fenton
• Além de oxidar contaminantes orgânicos podem ser
  oxidados compostos inorgânicos como HCN e H2S
• Ser utlizada em fase gasosa
• Atividade bactericida
• Reduzir metais para estados de oxidação menos
  tóxicos.

16
Fotocatálise Heterogêneapor TiO2

• Desvantagens em relação ao processo Fenton
• Absorve de 3 a 4 do espectro solar, enquanto que
  o processo Fenton absorve aproximadamente 18.

17
Aplicações da fotocatálise heterogênea

• Desodorização de ambientes através da utilização
  de filtros impregnados com TiO2
• Tintas fotocatalíticas para revestimentos
  anti-bactericidas e auto-limpantes de paredes de
  centro cirúrgicos
• Vidros e espelhos anti-embassantes
• Vidros auto-limpantes para iluminação de túneis.

18
Aplicação Redução de Crômio (VI)

• Tóxico para muitos organismos (Conc. gt 0,05 ppm)
  
• Carcinogênico para animais
• Cause irritação e corrosão da pele humana
• Mutagênico
• Por ser fracamente sorvido em superfícies
  inorgânicas, é muito móvel na natureza.

19
Redução de Cr (VI)

• É 100 vezes mais tóxico do que o Cr (III)
• Solúvel em toda a faixa de pH, enquanto que o Cr
  (III) é precipitado em pH básico como Cr(OH)3
• Métodos convencionais de tratamento
• Redução química
• Adsorção em carvão ativado
• Redução bacteriana.

20
Redução de Cr (VI)

• A concentração de Cr (VI) é determinada
  espectrofotometricamente pelo método da
  difenilcarbazida
• Formação de complexo violeta com Cr (VI)
• Solução incolor com Cr (III).

21
Redução de Cr (VI)
Figura 3 Esquema representativo da partícula de
um semicondutor reduzindo crômio hexavalente e
oxidando compostos orgânicos.
22
Bibliografia

• Nogueira, R. F. P., Guimarães, J. R.. Processos
  oxidativos avançados uma alternativa para o
  tratamento de efluentes. Eng. Sanitária e
  Ambiental, v.3, n. 3, p. 97-100, 1998.
• Nogueira, R. F. P., Jardim, W. F.. A FOTOCATÁLISE
  HETEROGÊNEA E A SUA APLICAÇÃO AMBIENTAL. Química
  Nova, v. 1, n. 21, p. 69-72, 1998.
• Prairie, M. R., Evans, L. R., Stange, B. M.,
  Martinez, S. L.. Na Investigation of TiO2
  Photocatalysis for the Treatment of Water
  Contaminated with Metals ans Organic Chemicals.
  Environ. Sci. Technol., v. 27, n. 9, p.
  1776-1782, 1993.

23
Bibliografia

• Giménez, J., Aguado, M. A., Cervera-March, S..
  Photocatalytic reduction of chromium (VI) with
  titania powders in a flow system. Kinetics and
  catalyst activity. J. Molec. Catal. A Chem. n.
  105, p. 67-78, 1996.
• Nogueira, R. F. P., Alberici, R. M., Jardim, W.
  F.. Heterogeneous photocatalysis An energing
  technology for remediation of VOC contaminated
  environments. Ciência e Cultura J. Braz. Assoc.
  Advanc. Sci., v. 49 (1/2), 1997.
• Khalil, L. B., Mourad, W. E., Rophael, M. W..
  Photocatalytic reduction of environmental
  pollutant Cr (VI) over some semiconductors under
  UV/visible light illumination. Appl. Catal. B
  Environ., n. 17, p. 267-273, 1998.