Tratamento de águas residuais por métodos eletroquímicos: Uma ... ?· residuais simuladas, que pode…

Download Tratamento de águas residuais por métodos eletroquímicos: Uma ... ?· residuais simuladas, que pode…

Post on 25-Nov-2018

212 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<ul><li><p> Diviso de Ensino de Qumica da Sociedade Brasileira de Qumica (ED/SBQ) Dpto de Qumica da Universidade Federal de Santa Catarina (QMC/UFSC) </p><p>XVIII Encontro Nacional de Ensino de Qumica (XVIII ENEQ) Florianpolis, SC, Brasil 25 a 28 de julho de 2016. </p><p>rea do trabalho EX </p><p>Tratamento de guas residuais por mtodos eletroqumicos: Uma possibilidade de experimentao para o ensino de qumica na Educao Bsica. Daniele C. Silva (IC)*, Fernanda Rechotnek (IC), Adriano L. Romero (PQ) e Rafaelle B. Romero (PQ). *danicris2006@hotmail.com Departamento Acadmico de Qumica, Universidade Tecnolgica Federal do Paran, Via Rosalina Maria dos Santos 1233, 87301-006, Campo Mouro, Paran, Brasil. Palavras-Chave: Ensino de Qumica, Experimentao, Tratamento de Efluentes. </p><p>RESUMO: O presente trabalho tem como objetivo apresentar uma possibilidade de experimentao, baseada no tratamento de gua residuais utilizando mtodos eletroqumicos, para o ensino de Qumica na Educao Bsica. Trata-se de uma atividade desenvolvida dentro da disciplina de Fsico-Qumica 3 do curso de Licenciatura em Qumica da UTFPR/Campo Mouro, que procura desenvolver projetos no qual o licenciando deve trabalhar com os conceitos estudados na disciplina e propor novos experimentos, utilizando materiais alternativos e de baixo custo, passveis de serem desenvolvidos na Educao Bsica. A atividade ora apresentada consiste na montagem de uma microclula eletroqumica para remoo de corantes em guas residuais simuladas, que pode ser utilizada na disciplina de Qumica na Educao Bsica, independente da existente de laboratrios. Trata-se de uma atividade que explora diferentes conceitos qumicos, em um contexto atual e de interesse global, que permite mostrar as perturbaes e modificaes causadas pela ao humana e alertar para a preveno e tratamento adequado. </p><p>INTRODUO </p><p>As atividades experimentais tm sido pouco utilizadas na educao bsica, principalmente nas instituies pblicas (GONALVES, 2005), seja pela inexistncia ou precariedade de laboratrios ou de equipamentos. Diante desta realidade, a experimentao com materiais alternativos e de baixo custo torna-se uma alternativa para o ensino de Qumica nas escolas pblicas. </p><p>A importncia da experimentao no ensino de Cincias antiga, porm s recebeu impulso em 1960. A experimentao segundo uma linha epistemolgica empirista e indutivista, geralmente realizada por meio de roteiros em que as atividades so sequenciadas linearmente (BARATIERI et al., 2008), de maneira que o aluno induzido a uma resposta final e no h uma investigao na experimentao. </p><p>Segundo Guimares (2009), se as informaes trabalhadas em sala de aula no fazem anlise ao conhecimento prvio do aluno, este torna-se mero ouvinte do que o professor expe e a aprendizagem no se d de maneira significativa. Nesta fase relatado que vrios alunos no sentem-se motivados para os estudos, ento o professor, que possui o papel de mediador em sala de aula, deve buscar diferentes alternativas para contextualizar o contedo e aproximar-se da realidade do aluno. No entanto, no deve permanecer apenas nesta realidade. </p><p>Para Giordan (1999) a experimentao desperta um forte interesse entre os alunos, atribuindo um carter motivador, ldico e essencialmente vinculado aos sentidos. Alm da contribuio para a aprendizagem colaborativa por meio da realizao de experimentos em equipe e a colaborao entre as equipes, ou seja, pressupe uma contextualizao socialmente significativa para a aprendizagem (MERON, 2003). </p><p>Para Fonseca (2011) o trabalho experimental deve estimular o desenvolvimento conceitual, de modo que os estudantes explorem, elaborem e </p></li><li><p> Diviso de Ensino de Qumica da Sociedade Brasileira de Qumica (ED/SBQ) Dpto de Qumica da Universidade Federal de Santa Catarina (QMC/UFSC) </p><p>XVIII Encontro Nacional de Ensino de Qumica (XVIII ENEQ) Florianpolis, SC, Brasil 25 a 28 de julho de 2016. </p><p>rea do trabalho EX </p><p>supervisionem suas ideias, para que possam comparar com a ideia cientfica, pois s assim elas tero importncia no desenvolvimento cognitivo. </p><p>Mesmo que as atividades experimentais aconteam pouco, tanto em espaos destinados para este fim ou mesmo nas salas de aula, esta pode ser a soluo que auxiliaria na to esperada melhoria do ensino de Qumica (SCHWAHN, OAIGEN, 2009) pois quando o aluno v sentido no que est estudando tem maior interesse e assim, se apropriar do conhecimento mediado pelo professor e ser capaz de transformar a realidade em que vive. </p><p>Neste contexto, a disciplina de Fsico-Qumica 3 do curso de Licenciatura em Qumica da UTFPR - cmpus Campo Mouro, procura desenvolver projetos terico-experimentais no qual o aluno deve trabalhar conceitos estudados na disciplina e propor novos experimentos utilizando materiais alternativos e de baixo custo, passveis de serem desenvolvidos na educao bsica. Na presente comunicao reportamos um desses projetos desenvolvidos, que visou o uso da eletroqumica no tratamento de efluentes utilizando materiais alternativos e de baixo curto. Para isto, tomamos a liberdade de incluir uma pequena seo sobre tratamento de gua residuais, em especial por mtodos eletroqumicos, e como adaptar as metodologias utilizadas pelas industrias para o contexto educacional. </p><p> Tratamento de gua residuais </p><p> A ao humana tem contribudo de diferentes maneiras para a gerao de </p><p>resduos, como corantes, leos, graxas, entre outros. Isto acarreta diversas transformaes ao meio ambiente devido contaminao geralmente por indstrias qumicas, txteis e farmacuticas, alm da agricultura, esgotos sanitrios e resduos domsticos. As indstrias txteis, por exemplo, produzem grande quantidade de resduos que se no forem tratados antes de serem despejados ao meio ambiente causaro perturbaes principalmente a vida aqutica. Logo, a remoo destes produtos na gua necessria para se ter um ambiente limpo e saudvel (NETO et al., 2011). </p><p>Estamos vivendo em um perodo de conscincia verde, onde nos damos conta de que preciso cuidar do meio ambiente em que vivemos. Esses cuidados comeam com a preservao e recuperao das guas superficiais disponveis para consumo humano. Para efeito de legislao as fontes poluidoras so classificados como pontual ou difusa. Fontes pontuais compreendem a descarga de efluentes a partir de indstrias e tratamentos de esgotos. Estas fontes so fceis de identificar e de determinar a composio dos resduos cabendo assim a legislao aplicar sanes para tratamentos, alm de possibilitar a responsabilizao do agente poluidor. J as fontes difusas esto espalhadas por inmeros locais e so difceis de serem determinadas devido as caractersticas intermitentes de suas descargas e tambm da abrangncia sobre extensas reas (GRASSI, 2001). </p><p>Duas estratgias podem ser adotadas para o controle da poluio das guas. A primeira a reduo na fonte poluidora. E a segunda, que pode ser aplicada tanto para fontes pontuais, quanto para fontes difusas, seria o tratamento dos resduos, de modo a se remover os contaminantes ou pelo menos de reduzi-los a uma forma menos nociva (GRASSI, 2001). </p><p>Atualmente existe uma grande variedade de mtodos fsicos, qumicos e biolgicos disponveis para o tratamento de guas residuais. Dentre eles esto a adsoro em carvo ativado, coagulao e flotao. So mtodos eficientes na remoo de compostos de interesse de matrizes complexas e se enquadram como </p></li><li><p> Diviso de Ensino de Qumica da Sociedade Brasileira de Qumica (ED/SBQ) Dpto de Qumica da Universidade Federal de Santa Catarina (QMC/UFSC) </p><p>XVIII Encontro Nacional de Ensino de Qumica (XVIII ENEQ) Florianpolis, SC, Brasil 25 a 28 de julho de 2016. </p><p>rea do trabalho EX </p><p>uma tecnologia no destrutiva ou de transferncia de fase, e que necessitam de uma disposio final para o poluente. Existe tambm o mtodo de incinerao de resduos slidos, mas uma tcnica de manuteno e operao de alto custo e que pode gerar componentes txicos que so lanados na atmosfera. Quanto ao tratamento biolgico, um mtodo muito utilizado para a remoo de resduos devido o seu baixo custo, porm um processo lento e que muitas vezes encontra uma barreira em compostos de alta toxidade o que limita sua eficcia a concentraes baixas de contaminantes (NETO, 2011). </p><p>Assim, o tratamento eletroqumico surge como uma alternativa a estas tcnicas, realizando a oxidao e no apenas a transferncia de fase do material orgnico de interesse. possvel alcanar uma elevada eficcia de degradao de compostos com esta tcnica (NETO, 2011). Este mtodo baseia-se no fato que a maioria das substncias poluentes so suscetveis a reaes de reduo e oxidao, alterando seu estado de oxidao, sua estrutura e propriedades, assim como o grau de toxicidade (IBANEZ, 2002). </p><p>Diante disto, define-se eletroqumica como o estudo das reaes de oxi-reduo que produzem ou so produzidas pela corrente eltrica. Ou seja, estuda os fenmenos existentes entre fenmenos eltricos e reaes qumicas (ATKINS, 2002). Podemos observar o uso da eletroqumica no nosso dia-a-dia, ao utilizar um rdio porttil (pilha) ou at mesmo ao andar de carro (bateria). Nesses dois casos h reaes qumicas que produzem corrente eltrica. Podemos tambm produzir reaes qumicas atravs de correntes eltricas, tal como ocorre na fabricao do alumnio e na cromao de objetos. </p><p>A eletro-floculao est baseada nos princpios eletroqumicos utilizados nas indstrias galvnicas. A base do tratamento so fenmenos de eletrlise que ocorrem ao passar o efluente a ser tratado entre dois eletrodos (Fe ou Al), dispostos paralelamente, alimentadas por corrente eltrica contnua. As reaes acontecem ao nvel do eletrodo, reduzindo os poluentes por dissociao, oxidao, coagulao, floculao, sedimentao ou flotao. No nodo so gerados ons de ferro ou alumnio, que se hidrolisa, formando o agente de coagulao, hidrxidos insolveis como o Al(OH)3 ou Fe(OH)2, adsorvendo os fragmentos insolubilizados dos poluentes, produzindo assim os flocos e clarificando o efluente (FLECK, 2011; LOUREIRO, 2008). </p><p>A eletro-floculao ocorre em trs etapas. A primeira a gerao eletroqumica do agente coagulante pela oxidao de um nodo metlico de sacrifcio. Ctions sero gerados na fase andica e reagiro com a gua para a formao de hidrxidos metlicos. Os materiais mais utilizados como nodo de sacrifcio so o ferro e o alumnio por serem baratos, acessveis e eficazes (NETO, 2011). Na segunda etapa ocorre a coagulao das partculas, ou seja, o metal carregado positivamente pode reagir com partculas de cargas negativas (FORNARI, 2007). </p><p>Na terceira etapa, que a eletro-floculao, ocorre a agregao da fase desestabilizada para formar os flocos. Os complexos formados na etapa de gerao eletroqumica adsorvem-se em partculas coloidais, originando partculas maiores, que podem ser removidas por decantao, filtrao ou flotao (CRESPILHO &amp; REZENDE, 2004). </p><p>Considerando as informaes apresentadas nesta seo verifica-se que o mtodo de eletro-floculao, por envolver conceitos que so trabalhados na disciplina de Qumica na Educao Bsica, pode ser facilmente explorado para trabalhar conceitos inerentes eletroqumica. Alm disso, o mtodo em si pode ser facilmente adaptado para a realidade escolar, possibilitando trabalhar conhecimentos qumicos dentro de um contexto ambiental, permitindo ainda, desenvolver no aluno uma postura </p></li><li><p> Diviso de Ensino de Qumica da Sociedade Brasileira de Qumica (ED/SBQ) Dpto de Qumica da Universidade Federal de Santa Catarina (QMC/UFSC) </p><p>XVIII Encontro Nacional de Ensino de Qumica (XVIII ENEQ) Florianpolis, SC, Brasil 25 a 28 de julho de 2016. </p><p>rea do trabalho EX </p><p>crtica e cidad em relao as indstrias que poluem o meio ambiente com matrias orgnicas. </p><p>MATERIAIS E MTODOS As atividades com projetos foram desenvolvidas na disciplina de Fsico-</p><p>Qumica 3 do curso de Licenciatura em Qumica da Universidade Tecnolgica Federal do Paran - cmpus Campo Mouro, durante no ano de 2015. A disciplina de Fsico-Qumica 3 do curso de Licenciatura em Qumica da UTFPR possui regime semestral e carga horria de 72 horas/aula. A ementa desta disciplina envolve os conceitos terico-prtico de: (1) Eletroqumica de equilbrio; (2) Cintica eletroqumica; (3) Tcnicas eletroqumicas; (4) Eletrlise e (5) Corroso. </p><p>Parte da disciplina consiste no desenvolvimento de um projeto terico-experimental no qual o aluno deve trabalhar conceitos trabalhados na disciplina e em outras disciplinas estudadas anteriormente no curso. Neste caso particular, este tipo de atividade est prevista no plano de ensino da disciplina, assim como no projeto de abertura do curso, o qual prev a destinao de uma parte da carga horria das disciplinas da Matriz Curricular para o desenvolvimento de Atividades Prticas como Componente Curricular (APCC). </p><p>Na disciplina de Fsico-Qumica 3, em especial, as APCC so trabalhadas a partir de diferentes atividades nas quais os alunos podem suprir, com auxlio do professor e/ou do monitor da disciplina, sua deficincia em relao a contedos que deveriam ter sido estudados na educao bsica, por meio do desenvolvimento de atividades tericas ou prticas. O trabalho com projetos enquadra-se em uma dessas aes realizadas ao longo da disciplina, que permitem que o prprio aluno verifique sua deficincia e busque a superao da mesma. </p><p>Desta forma, buscou-se trabalhar com projetos cujo foco fosse a atividade experimental, visando propiciar uma aprendizagem significativa dos conceitos estudados durante a disciplina e permitir uma abordagem didtica diferenciada, sem a necessidade de abrir mo de tpicos de contedos importantes. Os alunos, individualmente, devem propor experimentos utilizando materiais alternativos, de baixo custo, passveis de serem trabalhos na educao bsica. </p><p>O projeto foi desenvolvido em 10 horas/aulas, sendo 8 horas/aula para realizao das atividades prticas e 2 horas/aula para apresentao do seminrio. Durante a execuo do projeto a professora assumiu a figura de mediadora do conhecimento - norteando a aluna nas atividades desenvolvidas, estabelecendo uma relao dialogada para troca de saberes -, buscando detectar e corrigir possveis erros conceituais ou de utilizao de tcnicas ou equipamentos. Como instrumento de avaliao da aprendizagem utilizou-se a produo de um artigo e apresentao/socializao dos resultados na forma de seminrio. </p><p>O experimento ora apresentado uma adaptao de IBANEZ (2002). Inicialmente montou-se uma microclula eletroqumica introduzindo dois clipes de papel em lados opostos de uma pipeta de Pasteur, de modo que os clipes no se toquem a fim de impedir que ocorra um curto circuito. A Figura 1 mostra a imagem da microclula montada. </p><p>Em um bquer de 50 mL adicionou-se cerca de 100 mg de sulfato de sdio (Na2SO4) e 4 mL de gua destilada e algumas gotas do indicador azul de bromotimol (utilizado como modelo de corante presente em efluentes e por possuir coloraes em diferentes pH: colorao amarela em soluo cida, colorao azul em soluo bsica </p></li><li><p> Diviso de Ensino de Qumica da Sociedade Brasileira de Qumica (ED/SBQ) Dpto de Qumica da Universidade Federal de Santa Catarina (QMC/UFSC) </p><p>XVIII Encontro Nacional de Ensino de Qumica (XVIII ENEQ) Florianpolis, SC, Brasil 25 a 28 de julho de 2016. </p><p>rea do trabalho EX </p><p>e colorao verde em soluo neutra). No me...</p></li></ul>