Oxidação dos herbicidas Diuron e Alaclor através de processos eletroquímicos oxidativos avançados utilizando ânodos: Ti/IrO2, Ti/RuO2, Pt e BDD

A degradação do herbicida Diuron comercial (Nortox SA) foi realizada utilizando os ânodos Ti/RuxTi(1-x)O2 e Ti/IrxTi(1-x)O2 (x = 0,3; 0,5 e 0,7). A investigação da degradação foi conduzida na presença e na ausência de cloreto. O estudo da remoção do herbicida em função da densidade de corrente na au...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2014
Main Author: Angelo Ricardo Fávaro Pipi
Orientador/a: Adalgisa Rodrigues de Andrade
Banca: Carlos Alberto Martinez Huitle, Artur de Jesus Motheo, Paulo Olivi, Maria Valnice Boldrin Zanoni
Format: Tese
Language:por
Published: Universidade de São Paulo
Programa: Química
Assuntos em Português:
Assuntos em Inglês:
Online Access:http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-04072014-110134/
Resumo Português:A degradação do herbicida Diuron comercial (Nortox SA) foi realizada utilizando os ânodos Ti/RuxTi(1-x)O2 e Ti/IrxTi(1-x)O2 (x = 0,3; 0,5 e 0,7). A investigação da degradação foi conduzida na presença e na ausência de cloreto. O estudo da remoção do herbicida em função da densidade de corrente na ausência de cloreto rendeu remoções de 41 e 49% de demanda química de oxigênio (DQO) e remoções de 10 e 14% de carbono orgânico total (COT) a 100 mA cm-2, respectivamente. Mantendo-se o tempo de eletrólise constante (4 h), a composição do ânodo Ti/Ru0,7Ti0,3O2 foi determinada como a mais ativa para remoção do Diuron e seus subprodutos. Com a adição de cloreto, a taxa de degradação dobrou, e obteve-se 100% de remoção de DQO para o ânodo Ti/Ru0,3Ti0,7O2. O herbicida Alaclor foi totalmente mineralizado por diferentes processos eletroquímicos oxidativos avançados (PEOAs), empregando célula eletroquímica em escala de bancada (100 mL) equipada com cátodo de difusão de ar capaz de eletrogerar H2O2 e ânodos de Pt e diamante dopado com boro (BDD). O melhor desempenho para o tratamento de 100 mL de solução Alaclor 0,60 mmol L-1 durante 360 min, foi obtido por meio do processo fotoeletro-Fenton (FEF) empregando ânodo de BDD na presença de 0,5 mmol L-1 de Fe2+. De acordo com as análises de CG-MS, a etapa de degradação do Alaclor envolveu quatro vias diferentes de reação (desalquilação, ciclização, cisão da ligação R-N e hidroxilação), resultando em nove subprodutos que, em seguida, levaram ao surgimento de ácidos carboxílicos que foram detectados. Diferentes quantidades de íons nitrogenados (NH4+ e NO3-) e clorados (Cl-, ClO3- e ClO4-) foram acumulados nas soluções finais da degradação, dependendo do ânodo e da corrente aplicada. O herbicida Diuron (0,185 mmol L-1 e pH 3,0), foi tratado também por diferentes PEOAs, como oxidação anódica com H2O2 eletrogerado (OA-H2O2), eletro-Fenton (EF) e fotoeletro-Fenton empregando luz UVA (FEF) ou FEF empregando luz solar (FEFS). Os ensaios foram realizados em uma célula eletroquímica em escala de bancada (100 mL) e em seguida testes em uma planta pré-piloto (2,5 L). Nos experimentos com célula eletroquímica em escala de bancada, o tratamento FEF empregando ânodo de BDD foi o método mais potente, produzindo 93% de mineralização após 360 min a 100 mA cm-2. Na planta de fluxo pré-piloto, o processo FEFS atingiu uma porcentagem de mineralização máxima de 70% a 100 mA cm-2. Os ácidos oxálico e oxâmico foram detectados como os ácidos carboxílicos finais e íons amônio e cloreto também foram encontrados, onde o último íon foi parcialmente convertido em íons clorato e perclorato na superfície do ânodo de BDD
Resumo inglês:Commercial herbicide Diuron solution (Nortox SA) was degrated using Ti/RuxTi(1-x)O2 and Ti/IrxTi(1-x)O2 (x = 0.3, 0.5, and 0.7) anodes. Degradation was investigated in the presence and in the absence of chloride. In the absence of chloride, herbicide removal yielded 41 and 49% COD (chemical oxygen demand) removal, and 10 and 14% TOC (total organic carbon) removal at 100 mA cm-2, respectively. For a constant electrolysis time (4 h), Ti/Ru0.7Ti0.3O2 anode composition removed Diuron and its byproduct the most activelly. Addition of chloride doubled the removal ratio, and the Ti/Ru0.3Ti0.7O2 anode afforded 100% COD removal. Electrochemical advanced oxidation processes (EAOPs) quickly degraded and even totally mineralized the herbicide Alachlor in electrochemical cells equipped with a carbonaceous air-diffusion cathode that was able to electrogenerate H2O2 and with a Pt or boron-doped diamond (BDD) anode. The photoelectron-Fenton (PEF) process with BDD in the presence of 0.5 mmol L-1 Fe2+ performed the best in Alachlor solutions treatment (100 mL, 0.60 mmol L-1, 360 min.). According to GC-MS analyses, Alachlor degradation involved four different reaction pathways (dealkylation, cyclization, R-N bond cleavage and hydroxylation), to give nine byproducts, including the detected carboxylic. Different amounts of nitrogenated (NH4+ and NO3-) and chlorinated (Cl-, ClO3- and ClO4-) ions accumulated in the final solutions depending on the anode and the applied current. The herbicide Diuron (0.185 mmol L-1 and pH 3.0) was treated using different EAOPs like anodic oxidation with electrogenerated H2O2 (AO-H2O2), electro-Fenton (EF), UVA photoelectro-Fenton (PEF), and solar PEF (SPEF). Experiments were performed in 100 mL electrochemical cells, and in a 2.5 L pre-pilot flow plant. In the electrochemical cells, the PEF treatment with BDD was the most potent, yielding 93% mineralization after 360 min at 100 mA cm-2. In the pre-pilot flow plant, the SPEF process furnished maximum mineralization of 70% at 100 mA cm-2. Oxalic and oxamic acids were detected as final carboxylic acids. Ammonium and chloride ions were also released; the latter ion was partially converted into chlorate and perchlorate ions at the BDD surface