Tratamento de efluentes de indústria têxtil pelo processo de adsorção-fotooxidação empregando-se o compósito magnético quitosana-TiO2-óxido de ferro

Abstract

O presente trabalho visa avaliar a aplicação do TiO2 imobilizado em matriz polimérica de quitosana (QTS-TiO2) na forma de pó (tamanho menor do que 105 μm), de maneira a favorecer a adsorção-fotooxidação do contaminante utilizando os seguintes processo de fotocatálise heterogênea: TiO2/UV e TiO2/H2O2/UV. Além disso, neste trabalho, será combinada a matriz polimérica de QTS-TiO2 com as propriedades magnéticas do óxido de ferro para produzir o compósito magnético de Quitosana-dióxido de titânio-óxido de ferro (QTS- TiO2-Fe). Por ser magnético, o compósito pode ser removido da solução aquosa através da aplicação de um campo magnético, o qual poderá diminuir o custo e o tempo gastos na remoção desses materiais. O processo de adsorção-fotooxidação com o compósito magnético QTS-TiO2-Fe foi avaliado visando a sua aplicação na descoloração de corantes têxteis em meio aquoso e na descoloração dos corantes em efluentes têxteis tratados e posteriormente fortificados. Os corantes selecionados para estudos foram o Azul de Remazol, Laranja 16 e Amarelo 3-GP. Em meio aquoso, o compósito magnético QTS- TiO2-Fe apresentou uma elevada capacidade de descoloração dos corantes Azul de Remazol (94,8%), Laranja 16 (83,0%) Amarelo 3-GP (85,6%) nos tempos de 80, 105 e 40 minutos, respectivamente em pH = 7. O compósito magnético QTS-TiO2-Fe apresentou uma predominância do fenômeno fotooxidativo sobre o adsortivo. A descoloração dos corantes Azul de Remazol, Laranja 16 e Amarelo 3-GP no efluente têxtil alcançou uma porcentagem de remoção de 84,0, 79,3 e 80,1%, nos tempos de 240, 280 e 200 minutos, respectivamente. O efeito da adição de peróxido de hidrogênio (H2O2) no processo de adsorção-fotooxidação com QTS-TiO2-Fe do efluente resultou em uma remoção de cor do efluente de 88,0, 92,0 e 75,5% para os corantes Azul de Remazol, Laranja 16 e Amarelo 3-GP, respectivamente. O estudo de reutilização do compósito magnético mostrou que até o quarto ciclo de reutilização do compósito magnético QTS-TiO2-Fe, houve um decaimento na taxa de remoção dos corantes de 21,5 14,9 e 18,0% em relação ao primeiro cilco , o que consequentemente demonstra a viabilidade de reuso do compósito em processos consecutivos de adsorção-fotooxidação nas indústrias têxteis. Desta forma, o compósito magnético de QTS-TiO2-Fe pode ser incluído como um novo adsorvente-fotooxidativo, mostrando excelente desempenho na fotooxidação de corantes, podendo ser utilizado como uma nova tecnologia de remoção aplicada ao polimento de efluentes industriais. Dentre as características favoráveis, destacam-se seu caráter magnético e viabilidade de utilização nas indústrias com forma de tratamento terciário, já que utilizam material natural, não tóxico, reagentes de baixo custo, de fácil disponibilidade e preparação.

This study aims to evaluate the application of TiO 2 immobilized in the polymer matrix of chitosan (CTS-TiO2) in powder form (< 105 &#61549;m ), in order to induce the adsorption-photooxidation of the contaminant using two heterogeneous photocatalysis processes : TiO2/UV and TiO2/H2O2/UV. Moreover, in this work, the polymer matrix CTS-TiO2 will be combined with the magnetic properties of iron oxide to produce the magnetic composite Chitosan- Titanium Dioxide-Iron Oxide (CTS-TiO2-Fe). Once being magnetic, the composite was removed from the aqueous solution by applying a magnetic field, would reduce, naturally, the cost and time spent on the removal of these materials. The adsorption-photooxidation with the magnetic composite CTS- TiO2-Fe was evaluated aiming its application in discoloration of textile dyes in aqueous medium and in the discoloration of dyes in treated fortified textile effluent. Remazol Blue, Orange 16 and Yellow 3-GP were the selected dyes for studies. In aqueous medium, the magnetic composite CTS-TiO2-Fe showed a high dye discoloration capacity, being 94.8, 83.0 and 85.6 %, to times of 80, 105 and 40 minutes, respectively, for the Remazol Blue, Orange 16 and Yellow 3-GP at pH 7. The magnetic composite CTS-TiO2-Fe showed a predominance of the photooxidative phenomenon over the adsorptive one. The discoloration of Remazol Blue, Orange 16 and Yellow 3-GP in textile effluent achieved a removal percentage of 84.0, 79.3 and 80.1 %, to times of 240, 280 and 200 minutes, respectively. The effect of the addition of hydrogen peroxide (H2O2) in the adsorption-photooxidation with CTS-TiO2-Fe has an important effect, since it results in an increase of color removal from the effluent. The study of reuse of the magnetic composite showed that until the fourth reuse cycle, there is a good removal rate of dyes, which demonstrates the feasibility of reuse of the composite in successive adsorption-photooxidation processes in textile industries. Thus, the magnetic composite CTS-TiO2-Fe can be included as a new photo-oxidative adsorbent, showing excellent performance in photooxidation of dyes and can be used as a new technology applied to the polishing removal of industrial effluents. Among the favorable characteristics, it can be highlight its magnetic character and economic viability, since it consists in non-toxic natural reagents, low cost, easy availability and preparation.