Processos Oxidativos Avançados (POA)

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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/H2O2;O3/UV;O3/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 Heterogênea por 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 Heterogênea por 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. > 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 , 1998. Nogueira, R. F. P., Jardim, W. F.. A FOTOCATÁLISE HETEROGÊNEA E A SUA APLICAÇÃO AMBIENTAL. Química Nova, v. 1, n. 21, p , 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 , 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 , 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 , 1998.