Síntese e caracterização de catalisador óxido misto de zinco e ferro para degradação de corante têxtil via processo foto-fenton heterogêneo

Abstract

O estado de Pernambuco apresenta o segundo maior pólo têxtil do Brasil, onde se tem verificado contaminação de corpos hídricos por efluentes industriais contendo corante têxtil. Esses compostos são recalcitrantes porque não são completamente removidos pelos processos tradicionais físico-químicos e biológicos. O objetivo deste trabalho foi investigar o desempenho do catalisador heterogêneo de óxido de zinco e ferro na degradação do corante têxtil Remazol Black 5 (RB5). O catalisador foi sintetizado com razão molar de (Fe+3/Zn+2 + Fe+3) igual a 0,31 pelo método de co-precipitação. O material foi secado, calcinado a 500°C e submetido a análises de caracterização por análise química, difração de raios-X (DRX), infravermelho médio por Transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TG) e análise textural. Foi realizado um planejamento fatorial de experimentos, variando-se a concentração de H2O2 (3,2 – 12,9 mmol.L-1) e de catalisador (0,4 – 1,0 g.L-1), com uso de luz solar artificial em reator batelada. O melhor resultado obtido foi 100% de degradação do corante e 77,2% de conversão de TOC, após 45 minutos usando as seguintes condições: pH ~ 3, concentração de catalisador = 0,5 g.L-1 e concentração de H2O2 6 mmol.L-1. O modelo cinético que melhor se adequou à reação estudada foi o de Langmuir-Hinshelwood (L-H) com R² = 0,9939, constante cinética kLH = 43,1 mg.L-1.min-1 e constante de equilíbrio adsorção/dessorção KL = 3,31x10-4 L.mg-1. No final do processo, o ferro lixiviado do catalisador correspondeu a 2,5 mgFe.Kg-1 na solução aquosa. Após cinco ciclos de reação com o mesmo catalisador, a degradação foi 98% e conversão de TOC 77,5%, com lixiviação de ferro de 1,1 mgFe.Kg-1 na solução. O custo total anual de operação foi R$ 6.071.686,12.