MARIANADACRUZPINTO_201811378_Lista_RE6_Metodosnaoconvencionaisderemediacaoambiental

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Universidade Federal de Lavras 
GQI130 - Química Ambiental 
Iara Guimarães 
iaraguimaraes@ufla.br 
REO6 10/08/2020 a 24/08/2020 
 
 1-1 
 
 
 
Lista de exercícios – PROCESSOS NÃO 
CONVENCIONAIS DE REMEDIAÇÃO AMBIENTAL 
1. Sobre os processos de oxidação: 
a) Defina o que representa os chamados “Processos Oxidativos Avançados”. 
Os Processos Oxidativos Avançados (ou Processos Avançados de Oxidação), conhecidos 
pela sigla POA’s, são processos que se baseiam na geração de radicais livres, principalmente 
o radical hidroxil (∙OH), que possui alto poder oxidante e pode promover a degradação de 
vários compostos poluentes eficientemente. 
 
b) Mostre seu principal agente reativo. 
H2O2 e H3 
 
c) Por quê os POA conseguem, potencialmente, degradar contaminantes orgânicos de forma 
pouco seletiva e com alta eficiência? 
Os radicais hidroxilas reagem rapidamente e não seletivamente com a maioria dos compostos 
organicos pela abstração do próton ou pela adição C-C da ligação insaturada. O sucesso desse 
processo tem sido atribuido a estequiometria de formação. 
 
d) Quais os principais mecanismos de interação da espécie reativa com os contaminantes 
orgânicos? 
Abstração de hidrogênio : Os radicais hidroxila formados são capazes de oxidar compostos 
orgânicos por abstração de hidrogênio, gerando radicais orgânicos[Eq. 1]. Posteriormente 
ocorre adição de oxigênio molecular formando radical peróxido[Eq.2], ,intermediários que 
iniciam reações térmicas em cadeia levando à degradação até CO2, água e sais inorgânicos. 
OH + RH→ R. + H2O [Eq. 1] 
R. + O2→ RO2 [Eq. 2] 
Adição eletrofílica : Adição eletrofílica de radical hidroxila a compostos orgânicos que 
contêm ligações π resulta na formação de radicais orgânicos, ocorrendo geralmente com 
hidrocarbonetos insaturados ou aromáticos. A rápida descoloração de clorofenóis também é 
interpretada pela adição eletrofílica gerando íons cloreto. 
 
mailto:iaraguimaraes@ufla.br
 
 
Transferência eletrônica : Reações de transferência eletrônica ocorrem quando a adição 
eletrofílica e abstração de hidrogênio são desfavorecidas, como no caso de hidrocarbonetos 
clorados[Eq. 3]. 
OH + RX→ RX.+ + OH‐ [Eq. 3] 
 
e) Existe algum tipo de espécie química orgânica que se mostra refratária aos POA? Dê 
exemplos que justifiquem sua resposta. 
Tais tecnologias de POA envolvem espécies reativas de oxigênio (ROS), que permitem 
degradar poluentes orgânicos com diversas estruturas químicas e grupos funcionais a 
substâncias menos tóxicas e/ou mais facilmente biodegradáveis levando, em alguns casos, à 
oxidação completa a dióxido de carbono, água e compostos inorgânicos dos heteroátomos 
distintos do oxigênio. 
 
2. Com relação à fotocatálise: 
a) Descreva um método fotocatalítico capaz de degradar compostos orgânicos. 
FOTOCATALISE HETEROGENEA -A fotocatálise é um processo que envolve reações 
redox induzidas pela radiação, na superfície, de semicondutores minerais (catalisadores) 
(MENDES, 2009). Segundo Brillas a fotocatálise é considerada promissora como um 
processo de oxidação avançado para a destruição de pequenas quantidades de poluentes 
orgânicos solúveis em água. 
Ela consiste na utilização de um catalisador, como por exemplo dióxido de titânio (TiO2) ou 
óxido de zinco (ZnO), na forma de um pó suspenso de nanopartículas ou na forma de um 
substrato imobilizado. Este é então iluminado por fótons UV e um elétron da banda de 
valência é promovido para uma banda de condução vazia, com um gap de energia, gerando 
uma lacuna carregada positivamente na banda de valência e elétrons na banda de condução. 
As lacunas na superfície do catalisador são capazes de oxidar tanto água quanto íons OH- , 
gerando radicais •OH, que então oxidam os contaminantes orgânicos (BRILLAS, 2014). 
 
b) Caracterize a principal dificuldade de aplicação dos métodos fotocatalíticos. 
A massa do catalisador influencia proporcionalmente as taxas iniciais de reação, que depende 
da natureza dos compostos a serem tratados e dos parâmetros e geometria do catalisador. Isto 
é, a taxa de fotomineralização aumenta com o aumento da concentração do catalisador, até 
um valor limite. A partir deste valor pode ocorrer turbidez, bloqueando a passagem da luz. 
 
 
 
 
c) Proponha uma solução para que a aplicação desses processos oxidativos seja ambientalmente 
correta e tecnicamente viável. 
A solução para a aplicação dos processos oxidativos consiste em desenvolver 
fotocatalisadores usando como fonte de energia a luz solar a fim de reduzir os custos. Quanto 
aos POAs eletroquímicos, a demanda de energia pode ser reduzida por meio da geração de 
reagentes eletroquímicos in situ. Assim, a aplicação dos POAs pode ser otimizada mediante o 
desenvolvimento de novos materiais catalíticos de baixo custo. 
 
3. Sobre os processos de oxidação Fenton: 
a) No que consistem os processos enquadrados dentro da “Química Fenton”? 
A reaçao de Fenton é um POA que consiste numa reaçao redox, na qual o Fe(II) é oxidado a 
Fe(III) por peróxido de hidrogênio, H2O2, o qual é por sua vez reduzido ao íon hidroxila e ao 
radical hidroxila, de acordo com a equaçao. 
0 
 
 
b) Exponha suas essenciais vantagens de aplicação e seus principais empecilhos operacionais. 
Vantagens no tratamento de água residuais: operação simples e flexível, facilidade de manuseio, 
uso de produtos químicos de baixo custo e ausência de entrada de energia. 
Desvantagens no tratamento de água residuais: pode não alcançar a mineralização total dos 
poluentes orgânicos, pode apresentar riscos devido ao transporte e armazenamento de H2O2 e 
necessidade de grandes quantidades de produtos químicos para manter o pH ótimo da reação 
(próximo a 3) e para neutralizar as soluções tratadas antes do descarte, o que pode gerar custos 
relativamente elevados. 
 
c) Consulte a literatura. Descreva e justifique como o uso dos sistemas Fenton-estendido ou 
Fenton combinado (Fenton híbrido) pode potencializar a eficiência do processo? 
O sistema fenton-estendido consiste em um reator solar, provido de coletores parabólicos 
copostos(CPC) ligados a um campo agitado equipados com lampadas eletricas. Com o reator 
operando em regime baleata, , mais de 90 por cento do carbono organico dissolvido (COD) é 
reovido em menos de 3 horas de irradiação solar, um desempenho equivalente do de reatores 
baseados em fontes de luz artificial. 
 
4. Os Processos Oxidativos Avançados (POA) têm sido muito estudados para tratamento e pré-
tratamento de compostos não biodegradáveis em águas, atmosferas e solos contaminados, pois 
convertem a matéria orgânica em CO2 e H2O e outros sais ou, no caso de pré-tratamentos, 
tornam-nos mais biodegradáveis. Na reação de Fenton, típica desses processos, são feitas as 
seguintes afirmações: 
a) Fe2+ é o agente redutor. 
b) H2O2 doa elétrons para o Fe2+. 
c) H2O2 é o agente redutor 
d) H2O2 é oxidado pelo Fe
2+. 
e) Fe2+ é reduzido pelo H2O2. 
 
Discuta as afirmativas, destacando se estão corretas ou erradas. Em caso de afirmação errada, 
reescreva a frase corrigindo-a. 
 
a) A afirmação é verdadeira, uma vez que os íons férricos formados podem decompor H2O2 
cataliticamente a H2O e O2 , cujos passos são dependentes do pH. 
b) A afirmação é verdadeira, uma vez que o processo de foto-Fenton ao entrar em contato com a 
radiação UV doa eletrons para o Fe
2+ levando a formação de Fe
3+ ,neste caso o H2O2 atua como 
agente oxidante. 
c) A afirmação é verdadeira, pois além de agente oxidante (H2O2 + 2H+ + 2e- ® 2H2O, 1,77 V) o 
peróxido de hidrogênio pode também ser empregado como agente redutor (H2O2 + 2OH
- ® O2 + 
H2O + 2e
-, -0,15 V)1,2. 
d) A afirmação é falsa uma vez que é o peroxido de hidrogenio que atua como agente oxidativo. 
e) A afirmação é verdadeira, uma vez que o H2O2 pode atuar como agente redutor ou oxidativo em 
ions ferricos.