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Processos Oxidativos Avançados (POA) petiano: José Roberto Ambrósio Júnior

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Processos Oxidativos Avançados (POA). petiano: José Roberto Ambrósio Júnior. Introdução. A Revolução Industrial ocasionou aumento na geração de resíduos; Estes foram lançados sem preocupação por muitos anos: Na atmosfera; No solo; Na água. Introdução. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Processos  Oxidativos Avançados (POA)

Processos Oxidativos

Avançados (POA)

petiano: José Roberto Ambrósio Júnior

Page 2: Processos  Oxidativos Avançados (POA)

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Introdução

• A Revolução Industrial ocasionou aumento na geração de resíduos;

• Estes foram lançados sem preocupação por muitos anos:– Na atmosfera;– No solo;– Na água.

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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.

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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.

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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.

22 COOHorgânicocomposto

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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

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Homogêneos

• Fotólise de peróxido de hidrogênio (H2O2/UV);

• Ozonização (O3/H2O2;O3/UV;O3/H2O2/UV);

.22 2 HOOH h

.22

22223

2HOOH

OOHOHOh

h

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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.

..322

2 HOHOFeOHFe

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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.

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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).

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Diferença em condutor, semicondutor e isolante

Figura 1: Orbitais moleculares de compostos condutores, semicondutores e isolantes.

BV BV BV

BC

BC

BC

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Fotocatálise Heterogênea

Figura 2: Esquema representativo da partícula de um semicondutor.

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Dióxido de Titânio (TiO2)

• Não tóxico;

• Fotoestável;

• Apresenta estabilidade química.

• Formas alotrópicas:– Anatase;– Rutilo;– Brookite.

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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).

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Fotocatálise Heterogêneapor 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.

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Fotocatálise Heterogêneapor TiO2

• Desvantagens em relação ao processo Fenton:– Absorve de 3 a 4% do espectro solar, enquanto

que o processo Fenton absorve aproximadamente 18%.

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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.

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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.

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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.

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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).

2232

72 384162 OOHCrHOCr

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Redução de Cr (VI)

Figura 3: Esquema representativo da partícula de um semicondutor reduzindo crômio hexavalente e oxidando

compostos orgânicos.

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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. 97-100, 1998.

• Nogueira, R. F. P., Jardim, W. F.. A FOTOCATÁLISE HETEROGÊNEA E A SUA APLICAÇÃO AMBIENTAL. Química Nova, v. 1, n. 21, p. 69-72, 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. 1776-1782, 1993.

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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. 67-78, 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. 267-273, 1998.