Degradação do Azul de Metileno por Plasma Frio: Análises Cinéticas e Efeito de Pós-Descarga

Abstract

A poluição dos recursos hídricos é um dos problemas ambientais mais agravantes no cenário mundial. Um dos maiores poluentes da água são os corantes sintéticos, que não são facilmente degradados, por isso a preocupação com o tratamento destes resíduos é intensa na indústria e no âmbito acadêmico. O plasma frio (PF) surge como uma alternativa de tratamento de resíduos de baixo custo, rápido e que não demanda aditivos químicos, sendo um viés da “química verde”. Acoplado a catalisadores, esta técnica torna-se ainda mais vantajosa perante os métodos tradicionais. Com isso, o objetivo central deste trabalho foi estudar a degradação do corante azul de metileno (AM) por plasma frio na ausência e presença do mineral pirrotita (FeS), usando dois diferentes regimes: descarga direta (DD) e pós-descarga (PD). Além disso, também foi investigado o efeito de variáveis importantes como: concentração inicial do AM, quantidade de pirrotita e pH inicial, além de analisar a produção de peróxido de hidrogênio (H2O2) na presença e ausência de mineral. A FeS demonstrou poder catalítico elevado adcionada ao plasma frio, sendo capaz de degradar total e rapidamente o AM. Quando a solução de AM foi exposta ao plasma por apenas 5 minutos na presença do mineral, a concentração do corante diminuiu ao longo do tempo em regime de pós-descarga, até a sua total descoloração. Este resultado mostra que espécies oxidantes de longo tempo de meia vida (como o H2O2) produzidas em regime de descarga, podem atuar gerando radicais OH. Quando radicais hidroxila interagem com a pirrotita em solução, foram observados efeitos que persistem por até 24 h após o plasma ter sido extinto. Este processo se constitui numa ferramenta economicamente viável e passível de aplicação industrial. Os parâmetros estudados nos ensaios de concentração do corante, pH e massa de FeS se encaixam num perfil cinético de primeira ordem. Como resultados, temos que o ensaio com 5 mg L-1 de AM em pH ácido foi mais eficaz para descoloração. O aumento da quantidade do catalisador fez com que a velocidade de degradação aumentasse. O H2O2 foi produzido constantemente sem o uso da pirrotita, de acordo com um perfil cinético de ordem zero e ao se adicionar o catalisador, mudou para um perfil de equilíbrio a baixa concentração.