oxidação química - instituto de pesquisas tecnológicas

Conclusão

Oxidação química

Testes

ObjetivoInvestigar a remediação de área contaminada com HCHs via oxidação química. Nesse estudo foram testados três oxidantes: reagente de Fenton, permanganato de potássio e persulfato de sódio.

IntroduçãoOxidação química é uma técnica utilizada para remediação de áreas contaminadas utilizando o potencial de oxidação de determinados compostos químicos para degradar o contaminante. Essa técnica vem sendo usada com sucesso para remover quantidades signi�cativas de contaminantes de solos e água subterrânea em diversas áreas. Tem como objetivo promover uma transformação química do(s) contaminante(s), através de uma reação de oxirredução, onde o agente oxidante é fornecido ao meio para oxidar os compostos orgânicos em compostos menos nocivos ou, se possível, promover a mineralização desses contaminantes, transformando-os principalmente em CO e H O (�gura 1).

Com uma amostra padrão de g-HCH (lindano), foram feitos testes com os três oxidantes testados em condições controladas de temperatura.

Os ensaios com amostra padrão mostram que os oxidantes com maior e�ciência são o persulfato de sódio e o permanganato de potássio (�gura 3).

Teste com amostra padrão

Figura 1 – Exemplo de mecanismo de reação de oxidação de organoclorado por permanganato de potássio

lento

rápido

MnO-

-4

H O2

H O2

Cl

Cl ClC C

H

86

ClCl Cl

Mn

C C

O O

O O

H

87

(v)

ClCl Cl

Mn

C C

O O

O O

H

88

(v)

Cl

Cl ClC

OH OMnO

CH

91

-2

3

Cl

Cl ClC

OH OH

CH

95

Cl

Cl ClC

OH O

OO

CH

92

O

Mn(VI)

-

rápido

+H-Cl rápido-Cl

-OH

rápidoMn (VII) + Mn (IV)

HMnO + HCl3HMnO3-

MnO2 2HCl

H ClC

O

89

H

Cl ClC

OH O

C93 H Cl

C

O

C96

O

rápido

lentolento lento

lento

2HCl

2H O2rápido

2HCl

2H O2rápido

HCl

H O2

rápidoHCl

2H O2

H OHC

O

90

HH OH

C

OH O

C94 H OH

C

O

C97

O

HO OHC

O

C98

O

O C O

MnO4- MnO4

- MnO4- MnO4

-

Foram realizados ensaios com amostras homogeneizadas de resíduo contaminado. Nestes ensaios avaliou-se a e�ciência dos agentes oxidantes em reduzir o teor de contaminação, considerando as interferências naturais do solo.

SOD – Demanda de Oxidante no Solo

O SOD tem grande impacto no dimensionamento da remediação de uma área contaminada, pois deve-se considerar a quantidade de oxidante que será consumida pelos não contaminantes. Ex.: Método: ASTM D 7262 (�gura 4 e 5).

Teste com amostra de resíduo

A partir dos dados levantados nos ensaios anteriores, foi possível determinar os ensaios que estimam a e�ciência de cada oxidante numa aplicação in situ. Determinadas quantidades de amostras de resíduo foram tratadas com os agentes oxidantes selecionados com o objetivo de conhecer o oxidante de melhor e�ciência. Nesse caso especí�co, o persulfato de sódio se mostrou mais e�ciente do que os outros oxidantes (�gura 6).

Ensaio com resíduo contaminado

A partir dos resultados de outras etapas somados a di�culdades técnicas e de consonância, optou-se por testar o permanganato de potássio em escala piloto (�gura 7).

Os resultados em escala piloto mostraram e�ciência de remediação com permanganato de potássio similar ao tratamento realizado em laboratório (�gura 8).

Teste piloto

Figura 7 – (A) estrutura montada para injeção de oxidantes; (B) processo de mistura da solução com agitador portátil; (C) reservatório antes da aplicação; (D) reservatório saturado depois da injeção

Figura 8 – Redução da concentração de HCH após tratamento com permanganato de potássio (46 dias)

Figura 4 - Soluções de concentração padrão de permanganato de potássio para análise de SOD

Figura 5 – Queda de concentração de permanganato ao longo do tempo para concentrações iniciais de 25000 mg/L e 45000 mg/L em função do SOD

0 20 40 60 80 100 120 140 1600

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

4x 10

Tempo [h]

Con

cent

raçã

o [m

g/L]

C25 vs.C25 fit R^2=0.994c45 vs. TC45 fit R^2=0.997

Figura 2 – Reação de degradação de lindano com persulfato de sódio

Figura 3 – Degradação de lindano após tratamento com reagente de Fenton, persulfato de sódio e permanganato de potássio

20 30 40 50 60 70 800

10

20

30

40

50

60

70

80

Tempo [h]

% D

egra

daçã

o

Reagente de FentonPersulfato de SódioPermanganato de Potássio

a-HCH A b-HCH A g-HCH A HCH-total0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

HC

H d

egra

dado

Figura 6 - Comparação de oxidantes para tratamento de HCH total em 336h

Total0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

HC

H d

egra

dado

Fenton

Permanganato de potássio

Persulfato de sódio + Fe (II)

Persulfato de sódio + Fenton

A B

C D

22Fonte: Dash, S.; Patel, S.; Mishr, B. K.; Oxidation by permanganate: synthetic and mechanistic aspects. Tetrahedron, v65, pág. 707-739. 2009

A partir dos resultados obtidos nas diferentes etapas desse projeto, conclui-se que é tecnicamente possível utilizar a oxidação química para reduzir os níveis de contaminação por HCHs. A utilização do persulfato de sódio pode aumentar a e�ciência. A viabilidade de aplicação depende das condições de disposição do resíduo.