188 Oliveira et al. Quim. Nova
SISTEMA DE INJEÇÃO EM FLUXO ESPECTROFOTOMÉTRICO PARA MONITORAR PERÓXIDO DE
HIDROGÊNIO EM PROCESSO DE FOTODEGRADAÇÃO POR REAÇÃO FOTO-FENTON
Mirela C. Oliveira, Raquel F. Pupo Nogueira, José A. Gomes Neto
Departamento de Química Analítica, Instituto de Química, UNESP, CP 355, 14801-970 Araraquara - SP
Wilson F. Jardim, Jarbas J. R. Rohwedder
Departamento de Química Analítica, Instituto de Química, UNICAMP, CP 6154, 13081-970 Campinas - SP
Recebido em 10/3/00; aceito em 7/8/00
FLOW INJECTION SPECTROPHOTOMETRIC SYSTEM FOR HYDROGEN PEROXIDE MONITORING
IN PHOTO-FENTON DEGRADATION PROCESSES. A flow injection spectrophotometric system was
projected for monitoring hydrogen peroxide during photodegradation of organic contaminants in photo-
Fenton processes (Fe2+/H2O2/UV). Sample is injected manually in a carrier stream and then receives by
confluence a 0.1 mol L-1 NH4VO3 solution in 0.5 mol L-1 H
2
SO4 medium. The product formed shows
absorption at 446 nm which is recorded as a peak with height proportional to H2O2 concentration. The
performance of the proposed system was evaluated by monitoring the consumption of H2O2 during the
photodegradation of dichloroacetic acid solution by foto-Fenton reaction.
Keywords: hydrogen peroxide; flow injection analysis; foto-Fenton.
Artigo
Quim. Nova, Vol. 24, No. 2, 188-190, 2001.
INTRODUÇÃO
A reação foto-Fenton (Fe2+/H2O2/UV) tem atraído grande inte-
resse no tratamento de efluentes devido ao seu alto poder oxidante
que, gerando radicais hidroxila, é capaz de oxidar uma grande
variedade de compostos orgânicos1,2. A concentração residual de
peróxido de hidrogênio é um parâmetro crucial no processo de
fotodegradação de contaminantes por reação foto-Fenton, visto
que uma vez consumido, a reação não prossegue, sendo necessá-
ria a sua reposição. Um método simples e rápido para monitorar
H2O2 em linha é de extrema importância, pois permite otimizar a
eficiência da fotodegradação. A reação entre H2O2 e V(V) em
meio ácido3 vem de encontro a esta necessidade.
A espectrofotometria UV-VIS é a técnica analítica mais
empregada nos laboratórios de rotina em função de seu baixo
custo relativo, da facilidade de operação, da sensibilidade atin-
gida, etc. O acoplamento desta técnica a sistemas de injeção
em fluxo (FIA) tem se mostrado versátil em função da seleti-
vidade e sensibilidade atingidas, da facilidade de operar etapas
de separação e/ou pré-concentração em condições altamente
repetitivas e do gerenciamento de soluções não-equilibradas: a
detecção, etapas de separação, dispersão, tempos de residência
da amostra, adição de reagentes, etc4. Vários componentes dos
analisadores em fluxo tais como amostradores5, filtros6, reato-
res7, pontos de adição de reagentes8, colunas de troca- iônica9,
detectores óticos10 e eletroquímicos11, podem ser deslocados
de sua posição original até outra previamente selecionada do
percurso analítico mediante comutação12. Estas opções de
automação proporcionam a utilização de diversas metodologi-
as analíticas, que estão em número cada vez maior na literatu-
ra. O monitoramento em linha de espécies químicas em pro-
cessos industriais é outra potencialidade apresentada pelos sis-
temas FIA13.
A determinação espectrofotométrica automatizada de peróxido
de hidrogênio ainda não foi estudada. Como a eficiência da
fotodegradação envolvendo a reação foto-Fenton depende da
concentração de H2O2, o desenvolvimento de um procedimento
automatizado para monitorar H2O2 em linha é relevante.
O método proposto baseia-se na reação entre o íon vanadato
e peróxido de hidrogênio em meio ácido (eq. 1), levando a
uma coloração vermelha, devido à formação do cátion
peroxovanádio (V):
VO3- + 4H+ + H2O2 → VO23+ + 3H2O (1)
Íons Fe(III) e oxalato em meio ácido (pH ~2,7) formam
diversos complexos de diferentes estequiometrias que absor-
vem luz na região do UV-visível, de 250 a 580 nm. A irradi-
ação de ferrioxalato de potássio na presença de H2O2, resulta
na formação do reagente de Fenton para a fotodegradação de
contaminantes orgânicos. Este reagente é especialmente inte-
ressante no caso de utilização da luz solar como fonte de irra-
diação, pois absorve aproximadamente 18% da radiação solar.
Algumas vantagens do processo foto-Fenton utilizando ferrio-
xalato de potássio com relação a outros processos de tratamen-
to são o baixo custo e pronta disponibilidade comercial do
oxidante, baixo investimento capital e devido às suas caracte-
rísticas espectrais, a possibilidade de utilizar a energia solar
incidente, reduzindo a zero os custos com energia e consequen-
temente tornando-se mais atraente para aplicação industrial2.
A influência dos principais parâmetros na fotodegradação
de organoclorados mediada por ferrioxalato de potássio foi
recentemente estudada, onde foi observado que adições múlti-
plas de peróxido de hidrogênio ao meio reacional resultam em
maior eficiência de fotodegradação destes compostos14.
Neste trabalho propõe-se um sistema de injeção em fluxo
espectrofotométrico para o monitoramento de peróxido de hi-
drogênio em processo de fotodegradação por reação foto-
Fenton. Como aplicação, realizou-se a fotodegradação de áci-
do dicloracético (ADA) em reator anular de fluxo ascendente.
PARTE EXPERIMENTAL
Materiais
O sistema de injeção em fluxo compreendeu uma bomba
peristáltica Ismatec Modelo IPC-8, equipada com tubos de
bombeamento de Tygon com diferentes diâmetros internos,
um espectrofotômetro Femto Modelo 482 equipado com uma
célula de fluxo em “U” com caminho ótico de 1 cm e volume
interno de aproximadamente 180 µL, um registrador KIPP &
Zonen Modelo BD111, um banho termostático Tecnal Modelo
184, um injetor-comutador manual feito em acrílico, uma vál-
vula solenóide Cole Parmer Modelo 98300-62, tubos de PTFE
de 0,8 mm de diâmetro interno para construção da alça de
