Reatores fotocatalíticos heterogêneos com intensificação de processo usando misturador estático a base de resíduos de plástico

Abstract

A presença de antibióticos no meio ambiente pode resultar no surgimento de espécies de bactérias resistentes, dificultando o tratamento de infecções, podendo causar a morte de seres vivos. Antibióticos são constantemente detectados em efluentes domésticos e da indústria farmacêutica. O tratamento destes efluentes por processos biológicos é dificultado devido à ação antimicrobiana que promove a inativação dos microrganismos do lodo ativado utilizado no processo. Processos fotocatalíticos heterogêneos vêm se apresentando como alternativa no tratamento de efluentes contendo fármacos persistentes, pois os radicais oxidantes gerados promovem a degradação não seletiva de compostos orgânicos. Catalisadores heterogêneos apresentam desvantagens quanto à separação do efluente tratado quando utilizados na forma de pó dispersos no meio. Para superar estas dificuldades tem-se utilizado técnicas de imobilização destes em suportes estruturados com geometria que favoreça a eficiência da degradação, promovendo intensificação dos processos de transferência de massa. Neste trabalho foi desenvolvido um reator estruturado com geometria de misturador estático, usando resíduos de plástico para suportar o catalisador TiO2 visando à fotodegradação do antibiótico cefuroxima sódica (CXM) em meio aquoso, numa concentração de 20 mg/L. Um reator tubular de vidro borossilicato com coletor de luz solar, de alumínio parabólico composto acoplado. O fotocatalisador dióxido de titânio foi depositado em suporte estruturado de resíduo de policloreto de vinila com design de misturador estático, recobertos por método de imersão obtendo-se massas de 10, 30 e 50 mg de TiO2 com 1, 5 e 8 imersões, respectivamente. Filmes com quantidades superiores de imersões apresentaram formação de aglomerados não uniformes de catalisador e rachaduras, ocasionando fácil desprendimento do material. Foi realizada uma avaliação do comportamento hidrodinâmico com diferentes vazões 2, 4 e 8 mL/s, obtendo-se melhor dispersão com menor vazão. Na fotodegradação do antibiótico foi avaliada a massa de TiO2 depositado em conjunto de dois misturadores (20, 60 e 100 mg), obtendo-se a melhor degradação de 80% com 60 mg de TiO2 e vazão de 2 mL/s, após 570 minutos. Na avaliação de reuso, após três ciclos, não foram notadas perdas de atividade. O aumento da quantidade de misturadores no sistema não apresentou aumento da degradação que pode ser melhorado com a distribuição geométrica mais uniforme da fonte de radiação.