Estudo da degradação de azul de metileno por eletrólise sob plasma elétrico de alta tensão e baixa corrente, com sistema multieletrodos

Abstract

A escassez de água e a necessidade de preservação dos recursos hídricos, são questões que tem estimulado nos últimos anos o desenvolvimento de novas tecnologias que permitam a degradação de compostos orgânicos recalcitrantes presentes em efluentes industriais, uma das principais fontes de poluição de cursos d'água. Este trabalho tem como Pproposta o desenvolvimento de um sistema que permita degradar a matéria orgânica por um tipo de eletrólise não convencional, utilizando plasma de alta tensão e baixa corrente. A técnica utilizada será a Eleirólse sob Plasma ou Plasma Electrolysis (PE), integrante dos denominados Processos Oxidativos Avançados (POA), processos estes caracterizados pela formação de espécies fortemente oxidantes, principalmente o radical hidroxila ((OH), além de outras espécies como o peróxido de hidrogênio (H202). O sistema utilizado é constituído por uma fonte de alimentação de corrente continua e alta tensão, uma célula eletroquímica termostatizada e sete eletrodos, para geração do plasma e degradação de uma solução do corante azul de metileno (AM). O cátodo inicialmente utilizado foi um eletrodo de grafite espectroscópico (posteriormente precisou ser substituído por um de platina), e os ânodos, eletrodos de platina selados em tubo de cerâmica com pequena exposição da ponta para contato com a solução. O trabalho foi realizado em duas etapas: inicialmente, o sistema foi empregado para avaliar a produção de peróxido de hidrogênio pelo plasma em solução, operando com um até cinco ânodos ligados simultaneamente, durante uma hora, aplicando uma diferença de potencial de aproximadamente 500 volts. Constatou-se que o aumento do número de ânodos ligados, provoca aumento significativo da produção de H202. À segunda etapa consistiu no estudo da degradação do AM, para avaliar a capacidade de degradação do sistema, variando o número de ânodos incorporados e os parâmetros de trabalho aplicados de acordo com os valores ótimos para cada eletrodo ou conjunto de eletrodos. A espectroscopia na região do visível, entre 400 e 700 nm, foi utilizada para acompanhamento da degradação em alíquotas retiradas entre os tempos 0 e 60 minutos com intervalos de 10 minutos. Verificou-se uma redução considerável da banda de absorção máxima do AM em 663 nm ao fim de 60 minutos de degradação, alcançando uma taxa de degradação de 93,1%. O trabalho possibilitou concluir que a técnica de eletrólise sob plasma possui grande potencial para a degradação de matéria orgânica.

Water scarcity and the need for preservation of water resources, are issues that in recent years has stimulated the development of new technologies that allow the degradation of recalcitrant organic compounds present in industrial effluents, a major source of pollution of waterways. This paper aims to develop a system that allows degrade organic matter by a type of non-conventional electrolysis using plasma high voltage and low current. The technique used is the Plasma Elecitrolysis (PE), a member of the so-called Advanced Oxidation Processes (AOP), these processes are characterized by the formation of strong oxidizing species, especially the hydroxyl radical ((OH), and other species such as hydrogen peroxide (H>02). The system comprises a source of direct current high voltage supply and an electrochemical cell thermostated seven electrodes for plasma generation and degradation of methylene blue dye solution (AM). The cathode was initially used a spectroscopic graphite electrode (needed later be replaced by a platinum electrode), and the anode, platinum electrodes sealed ceramic tube with a small tip of the exhibition contact with the solution. The study was conducted in two stages: Initially the system was used to assess the production of hydrogen peroxide by the plasma in solution, operating with one to five simultaneously connected anodes for one hour by applying a potential difference of approximately 500 volts. It was found that increasing the number of connected anodes, causes significant increase in H202 production. The second step consisted in AM degradation study to evaluate system capacity degradation, varying the number of anodes and incorporated working parameters applied according to the optimal values for each electrode or group of electrodes. The spectroscopy in the visible region between 400 and 700 nm was used to monitor the degradation in aliquots taken between times O and 60 minutes with 10 minutes intervals. There was a considerable reduction of AM band maximum absorption at 663 nm after 60 minutes degradation, achieving a 93.1% degradation rate. The study allowed to conclude that electrolysis technique in plasma has great potential for the degradation of organic matter.