Comissão
Estatuto
Histórico
Localização
Contato
BIQ
BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Autor: Andrade, Juliano de Almeida
Título: Otimização da Reação de Fenton Visando Aplicações na Remediação In-Situ e Ex-Situ de Águas Subterrâneas
Ano: 2005
Orientador: Prof. Dr. Wilson de Figueiredo Jardim
Departamento: Química Analítica
Palavras-chave: Processos Oxidativos Avançados (POA), Reação de Fenton, Remediação, Ligante
Resumo: O desenvolvimento e a aplicação de reações de Fenton modificadas (RFM) baseadas na mistura de sais de ferro e presença de diferentes complexantes (ligantes), foram conduzidos investigando-se a influência dessas variáveis e do pH, em diferentes proporções molares Fe: H2O2:ligante. Os ligantes estudados foram os ácidos cítrico (AC), tartárico (AT), glucônico (AG), ascórbico (AA), oxálico (AO) e EDTA. Os dados experimentais obtidos mostram que a degradação oxidativa catalisada segue uma cinética de pseudo-primeira ordem. Esse comportamento foi observado para os diferentes catalisadores, onde constatou-se que a natureza química dos mesmos influencia de forma significativa na velocidade da degradação. O tempo de meia-vida do tolueno é dependente do catalisador utilizado, sendo que a RFM com AA (t1/2 = 46 min) foi 52 % mais rápida do que a reação de Fenton convencional (t1/2 = 70 min). Constatou-se que as demais RFM apresentaram um desempenho catalítico inferior quando comparado a esses dois casos. A menor remoção do contaminante foi obtida com a RFM com EDTA. Uma comparação entre os resultados obtidos na cromatografia gasosa (GC) e no carbono orgânico total (TOC) mostrou que, nas RFM, os radicais hidroxila atuam, preferencialmente, na degradação do contaminante e, por último, do complexo. Desenvolveu-se um reagente (PI-0501652-5), denominado de Fentox®, cujas principais vantagens são a transferência rápida e eficiente dos contaminantes adsorvidos na matriz orgânica para a fase aquosa e não ter a necessidade de adição de ácidos fortes no local de tratamento, possibilitando o trabalho em uma ampla faixa de pH, o que não é possível na reação de Fenton convencional. O desempenho do Fentox® foi avaliado através de reações de degradação modelo, onde se utilizou água subterrânea contaminada com BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos). Para a determinação dos BTEX otimizou-se e utilizou-se a microextração em fase sólida (SPME) seguida da GC, além do monitoramento do TOC. Experimentos mostraram que os BTEX, na concentração de 439 mg L são removidos em menos de 20 minutos de reação quando promovidos na presença do Fentox®. A eficiência desse reagente frente à reação de Fenton convencional, também foi comprovada em experimentos com gasolina em fase livre (5 % v/v). Estudos comparativos revelaram que o Fentox® apresenta uma eficiência superior quando comparada à reação de Fenton convencional e propicia uma maior flexibilidade com relação ao intervalo de pH requerido no processo.
Abstract: The use of Fenton's reaction in the remediation of contaminated areas is a well established technology. However, the mixture Fe:H2O2 poses a series of inconveniences such as the need for acidic conditions as well as lack of specificity. To overcome these problems, Modified Fenton's Reactions (MFR) have been investigated as a possible way to improve the use of H2O2. MFR consists basically of a mixture of iron salts in the presence of different complexing agents (ligands). The main objective of this work was to investigate the use of different carboxylic acids acting as ligands for iron in the destruction of BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes) present in groundwater samples. Selected ligands included citric (CA), tartaric (TA), oxalic (OA), gluconic (GA) and ascorbic (AA) acids, as well as EDTA. The influence of pH and different molar ratios (Fe:H2O2:ligand) were also evaluated in order to optimize the use of hydrogen peroxide. BTEX determination was carried out using solid-phase microextraction (SPME) followed by gas-chromatography (GC/FID), whereas total mineralization of the organic matter was monitored measuring the remaining total organic carbon (TOC). Kinetic degradation of toluene depends on the ligand, with the MFR with AA (t1/2 = 46 min) being 52 % faster than the conventional Fenton's reaction (t1/2 = 70 min). Others MFR presented an inferior catalytic performance when compared with these two cases. Lower removal of the contaminant was obtained with EDTA. The reagent was patented (PI-0501652-5) and given the name Fentox®, and finds applications in the "in-situ" and "ex-situ" oxidative destruction of several different toxic and recalcitrant organic compounds present in residuary and groundwaters. The efficacy of the reagent for BTEX degradation was very high when compared to the classical Fenton's reaction (pH 3). The main advantage presented by Fentox® comprises the fast and efficient transfer of strongly adsorbed contaminants found in the organic matrix to the water phase, without further addition of strong acids in the contaminated area. These properties make possible applications in different pH conditions, which is not possible using the conventional Fenton's reaction. Experimental results showed that BTEX in very high concentration (439,000 mg L) is mineralized (99 %) in presence of Fentox® after 20 min of reaction. The performance of Fentox® was compared to the conventional Fenton's reaction, using a mixture containing 5 % (v/v) of gasoline as the free phase. Comparative studies revealed that Fentox®, without demanding pH control, is more efficient for destruction of BTEX when compared to conventional Fenton's reaction.
Arquivo (Texto Completo): vtls000374998.pdf ( tamanho: 3,18MB )

Instituto de Química / Caixa Postal n° 6154
Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP
13083 - 970, Campinas, SP, Brasil
e-mail: biq@iqm.unicamp.br
© 2012-2014 BIQ