Fotodegradação de benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno (BTEX) em solução aquosa usando processos UV, UV/H2O2, UV/H2O2/TiO2 e UV/H2O2/Ti-MCM-41

Abstract

A contaminação de solos e águas subterrâneas por compostos orgânicos é um grande problema ambiental, principalmente devido a vazamentos em dutos e tanques de armazenamento subterrâneos de combustíveis fósseis, os quais contêm moléculas aromáticas tóxicas e não biodegradáveis. Entre estas moléculas, os compostos BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos) são os que apresentam maior solubilidade em água, sendo os contaminantes que primeiro atingem o lençol freático. A remoção desses poluentes no meio ambiente tem sido um grande desafio tecnológico, pois, geralmente, as tecnologias convencionais de tratamento não são capazes de fazê-lo de forma rápida e eficiente. Os Processos Oxidativos Avançados (POAs) têm se mostrado como alternativa interessante no tratamento de águas superficiais e subterrâneas, bem como de águas residuárias e solos contaminados. Os POAs se caracterizam por transformar diversos compostos em CO , H O e 2 2 espécies iônicas, através de reações de degradação que envolvem espécies fortemente oxidantes e não seletivas (radicais• OH). Neste trabalho, processos fotoassistidos tipo: UV, UV/H O , UV/H O /TiO e UV/H O /Ti-MCM-41 foram aplicados no tratamento de uma 2 2 2 2 2 2 2 solução aquosa multicomponente de BTEX (C = 50 mg/L) a temperatura ambiente (27 oC). 0 Os sistemas fotoassistidos operaram em reator batelada com um volume útil de 100 mL contendo uma lâmpada UVC. Experimentalmente, para avaliação da eficiência degradativa e cinética reacional no sistema UV, foi investigado o efeito da irradiação para níveis de intensidade luminosa (I ) de 19,8 e 27,8 mW/cm 2, enquanto que no sistema fotoquímico foi 0 utilizado peróxido de hidrogênio como oxidante em concentrações de 0,25; 0,50; 1,0 e 2,0 mM (I = 27,8 mW/cm2). Nos sistemas fotocatalíticos para uma I = 27,8 mW/cm2 e com 1,0 0 0 mM de H O foi avaliado o efeito da concentração de TiO comercial P-25 (100, 250 e 500 2 2 2 mg/L) e material mesoporoso Ti-MCM-41 (250, 500 e 1000 mg/L) sobre a performance dos processos fotoassistidos. Os resultados obtidos mostraram elevadas taxas de degradação para o tolueno, etilbenzeno e xilenos em todos os processos estudados (80 a 100%), enquanto o benzeno mostrou-se como a molécula mais recalcitrante apresentando degradações entre 49 e 95%. A cinética reacional encontrada foi tipicamente de pseudo primeira ordem e a seguinte sequência da constante cinética (1/m, min -1) foi observada: C isômeros (etilbenzeno e 8 xilenos) > tolueno >> benzeno. Este comport