Publicação: Estudo comparativo da degradação do inseticida
Endosulfan através de: ozônio, fotólise e ozonização
fotolítica
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
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Resumo
Soluções aquosas contendo o inseticida Endosulfan foram degradadas através da
aplicação de ozônio, de radiação UV e dos processos combinados ozônio/radiação UV.
O ozônio foi gerado eletroquimicamente num reator eletroquímico tipo prensa,
construído no laboratório, representado pelo diagrama de célula
b-PbO2/Nafion®117/aço316 e aplicado sob condições de semi-batelada usando um
reator de coluna tipo bolha. Utilizou-se como fonte de radiação UV uma lâmpada de
vapor de mercúrio de alta pressão (HPL-N), 400 W, a qual foi inserida num reator
cilíndrico anelar de PVC com capacidade de 1,0 dm3. As degradações do Endosulfan
foram realizadas em soluções aquosas (pH 5 e pH 12) e a extensão da reação foi
monitorada através de espectrofotometria, cromatografia gasosa, e medidas de DQO e
COT. Estes estudos revelaram que a velocidade de degradação segue uma cinética de
pseudo-primeira ordem. Em particular, as degradações realizadas através de
radiação UV foram caracterizadas pela presença de duas inclinações, ambas com um
perfil cinético de pseudo-primeira ordem. Uma análise comparativa revelou que tanto a
velocidade de degradação bem como a taxa de mineralização do Endosulfan procede
mais rapidamente e mais eficientemente sob condições ácidas via oxidação direta. Por
outro lado, os resultados confirmaram que as degradações em meio alcalino ocorrem
com o Endosulfan diol, que é o principal produto da hidrólise do Endosulfan.
O processo combinado O3/UV apresentou a melhor performance para a degradação
alcançando uma remoção máxima de Endosulfan. Com base nos resultados foi proposto
um esquema geral de reação para a degradação do Endosulfan. Os resultados obtidos
das medidas de DQO e COT revelaram que a razão DQO/COT permaneceu
praticamente constante independente da técnica utilizada na degradação. Foi observado
um ligeiro decréscimo na razão DQO/COT quando a radiação UV foi aplicada
isoladamente, demonstrando que, nestes casos, os produtos da degradação têm uma
menor recalcitrância em relação ao composto parental. Este comportamento é indicativo
de que os produtos da degradação apresentam diminuição da recalcitrância e devem ser
diferentes quando se compara ozonização com fotólise direta, estando de acordo com o
esquema geral proposto. Testes de toxicidade indicam que os produtos da degradação
são menos tóxicos quando comparados ao composto parental. A análise de custobenefício
com base na demanda de energia revelou que ozonização sem a presença de luz (quando o ozônio é aplicado isoladamente) apresentou maior eficiência para a
degradação do Endosulfan.
Abstract
Aqueous solutions containing the insecticide Endosulfan was degraded using ozone, UV
radiation and the ozone/UV radiation combined process. The ozone was generated
electrochemically using a laboratory-made filter-press electrochemical reactor,
represented by the cell diagram b-PbO2/Nafion®117/aço316. Ozone was applied
under the semi-batch conditions using a column bubble reactor. A high-pressure
mercury vapor lamp (HPL-N) 400 W, was used as a source of UV radiation. This lamp
was inserted in a cylindrical annular reactor made of PVC (1.0 dm3). Degradation of
Endosulfan was carried out in aqueous solutions (pH 5 and pH 12) and the reaction
extent monitored by means of the UV spectrophotometry, gas chromatography, and
COD and TOC measurements. This study revealed that the degradation rate follows the
pseudo-first order kinetics. In particular, the degradation assisted by the UV radiation
was characterized by the presence of two slopes in the pseudo-first order kinetic profile.
A comparative analysis revealed that both the degradation and mineralization of
Endosulfan proceed faster and more efficiently under acid conditions (direct oxidation).
Moreover, the results confirmed that degradation in alkaline medium takes place
through the Endosulfan diol which is the main hydrolysis product of Endosulfan. The
O3/UV combined process presented the best performance for degradation showing a
maximum removal of Endosulfan. It was proposed a general reaction scheme for the
degradation of Endosulfan. The experimental findings concerning the COD and TOC
measurements revealed that the COD/TOC ratio remains almost constant regardless the
technique used for degradation. Only a slight decrease in the COD/TOC ratio was
verified when the UV radiation was applied alone. These findings indicated that the
degradation products have a reduced recalcitrance in comparison to the parental
compound. Toxicity tests showed that the products of degradation are less toxic when
compared to the parental compound. The cost-effective analysis based upon the energy
demand revealed that ozonation under dark conditions (when ozone is applied alone)
furnished the more promising scenario for degradation of Endosulfan.
Palavras-chave
Endosulfan, Endosulfan diol, Degradação, Ozonização, Fotólise, Ozonização fotolítica, Degradation, Ozonation, Photolysis, Photolytic
ozonation, Química ambiental, Endossulfano, Inseticidas - Biodegradação
Citação
CURTI, Karla Carvalho Fernandes. Estudo comparativo da degradação do inseticida
Endosulfan através de: ozônio, fotólise e ozonização
fotolítica. 2011. 155 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2011.