Fotoxidação com UV para Remoção de COVs

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APLICAÇÃO DE FOTOXIDAÇÃO COM UV PARA REMOÇÃO DE 
COMPOSTOS ORGÂNICOS VOLÁTEIS EM FASE GASOSA 
Introdução 
Bolsista: Andrey Seiji Higashi - andreyhigashi@gmail.com 
Orientador: Professor Dr. Edson Tomaz – etomaz@feq.unicamp.br 
Unidade: FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA / UNICAMP 
Agência Financiadora: PIBIC / CNPq 
Palavras-Chave: Compostos orgânicos - Fotodegradação - Cinética 
Conclusões 
Resultados e Discussão 
 O termo “poluição atmosférica” refere-se a qualquer alteração no ar que possa 
torná-lo nocivo à saúde humana, à fauna ou à flora. Entre os seus causadores, 
destacam-se os compostos orgânicos voláteis (COVs), sub-grupo dos compostos 
orgânicos caracterizados por estarem presentes na atmosfera em forma de gás, 
embora sejam líquidos ou sólidos em condições ambientais de temperatura e 
pressão .Além de agravarem fenômenos como o efeito estufa e degradação da 
camada de ozônio, alguns COVs são ainda tóxicos, cancerígenos ou mutagênicos 
(Thomson et. al., 1985). 
 
 Diante desta situação, torna-se importante o desenvolvimento de técnicas que 
possibilitem o controle e tratamento destes compostos. Assim, têm sido 
desenvolvidas métodos classificados como processos oxidativos avançados (POA). 
Este projeto baseou-se em um destes métodos: a fotocatálise heterogênea, a qual 
consiste no emprego de um material semicondutor que, na presença de radiação 
ultravioleta, gera radical hidroxila capaz de oxidar a molécula de poluente. 
Metodologia 
Referências Bibliográficas 
 As Figuras 2 e 3 referem-se aos gráficos de ajuste a modelos cinéticos 
relativos ao n-octano: 
 
 
 A partir da Figura 2, nota-se que a fotocatálise do n-octano se 
comporta como reação de primeira ordem, como era esperado de acordo 
com a literatura (Alberici, 1996; Vorontsov et. al., 1997). 
 
y = 0,0457x + 0,0003 
R² = 0,9066 
0,00035 
0,00040 
0,00045 
0,00050 
0,00055 
0,00170 0,00270 0,00370 0,00470 
τ/
(C
0
-C
) 
(s
/p
p
m
) 
ln(C0/C)/(C0-C) (ppmv-1) 
 Figura 3. Ajuste ao modelo cinético de Langmuir-Hinshelwood 
para n-octano. 
 
 A análise da Figura 3 permite afirmar que a expressão de Langmuir-
Hinshelwood pode ser utilizada para descrever a reação de fotocatálise 
deste COV e que, portanto, ela é controlada pela etapa de adsorção do 
composto orgânico na superfície do dióxido de titânio. 
 
60,0 
70,0 
80,0 
90,0 
100,0 
10,00 15,00 20,00 25,00 
C
o
n
ve
rs
ão
 (
%
) 
τ (s) 
Figura 4. Conversão vs Tempo de residência relativo ao teste com 
n-octano. 
 
 A Figura 4 apresenta o comportamento da conversão do n-octano em 
função do tempo de residência. Além do n-octano, também foram testados 
os seguintes compostos: metil-cicloexano, n-heptano e xileno. O primeiro 
apresentou resultados tão satisfatórios quanto o n-ctano, no entanto, os 
dois últimos resultaram em desativação catalítica e por isso não puderam 
ser devidamente testados. 
 
 Utilizou-se um cilindro de titânio como reator, no centro do qual foi inserido um 
tubo de quartzo. No interior deste, fixou-se uma lâmpada UV (<240 nm). A Figura 1 
mostra o esquema experimental empregado. Os gases entram pela parte superior 
do reator e percorrem o espaço anular entre o tubo de quartzo e a parede interna do 
reator até a parte inferior deste, por onde saem. 
 
Figura 1: Esquema da montagem experimental do reator fotolítico de UV. 
 
 Durante os testes, mediram-se as concentrações de entrada e saída do COV, o 
qual era testado com vazões diferentes para que pudessem ser analisados tempos 
de residência distintos. 
 
 
y = 0,2346x - 1,6739 
R² = 0,9757 
1 
1,5 
2 
2,5 
3 
3,5 
4 
4,5 
10,00 15,00 20,00 25,00 
ln
(C
0
/C
) 
τ (s) 
Figura 2. Ajuste ao modelo cinético de primeira ordem para o teste do n-octano. 
 
 A aplicação de fotoxidação com UV demonstrou ser bastante 
eficiente para a degradação do o n-octano e metil-cicloexano. No entanto, 
tais compostos são relativamente simples se comparados a outros COV’s, 
o que torna importante que sejam testados e desenvolvidos métodos de 
degradação de compostos que apresentem estruturas mais complexas, 
como anéis aromáticos e halogênios, por exemplo. 
 Entre os obstáculos encontrados, o principal foi a desativação 
catalítica gerada durante a fotocatálise de certos compostos. 
 ALBERICI, R. M. Destruição de compostos orgânicos voláteis em 
fase gasosa por fotocatálise heterogênea. 
 THOMSON, V. E.; JONES, A.; HAEMISEGGER, E.; STEIGERWALD, 
B. The air toxics problem in the United States - an analysis of cancer 
risks posed by selected air-pollutants.