Plasma não-térmico : um estudo da influência dos parâmetros de processo aplicados a descoloração e mineralização do azul de metileno

Abstract

O aumento da demanda por água nas diversas atividades humanas impacta diretamente no volume de efluentes que precisam ser tratados para possibilitar o reaproveitamento ou correta disposição na natureza. Entre os processos de tratamento indicados para compostos resistentes aos processos tradicionais existem os processos oxidativos avançados (POA) que são baseados na produção de radicais de forte potencial reativo para quebrar moléculas. Na categoria dos POA, o tratamento de soluções por plasma nãotérmico (PNT) se apresenta como uma opção promissora devido a capacidade de formar grandes quantidades de radicais e a possibilidade atuar em conjunto com fontes limpas de energia sem necessitar de produtos químicos extras. A fim de elucidar a correlação entre os parâmetros do processo do PNT e a eficiência do tratamento, o presente trabalho investigou o efeito da exposição de soluções aquosas de 25 e 50 mg/L de azul metileno ao PNT. Parâmetros de processo como concentração inicial da solução, tempo de exposição ao plasma, material do eletrodo, distância eletrodo-solução e a presença de barreira dielétrica foram avaliados em função do grau de descoloração da solução durante o tratamento, variação de pH, taxa de mineralização, formação de sulfatos e nitratos e consumo energético. Os resultados apontaram que os fatores tempo, concentração e material do dielétrico foram significativos na descoloração do AM. Além disso, a produção de sulfatos e nitratos e a mineralização da solução são influenciadas pela presença de dielétrico, sendo este último parâmetro de análise também afetado pela concentração. O melhor resultado para mineralização foi para soluções de 25 mg/L utilizando barreira dielétrica que apresentaram uma remoção de carbono acima de 20%.

The increase in water demand in several human activities directly impacts the volume of effluents that need to be treated to allow for reusage or correct disposal in nature. Among the treatments indicated for compounds resistant to traditional processes, there are the Advanced Oxidation Processes (AOP), which are based in the production of radicals with strong reactive potential to break molecules. In the context of AOP, the treatment of solutions via Non-Thermal Plasma (NTP) presents itself as a promising option, given its capacity of forming high amounts of radicals and the possibility of being used along clean energy sources without extra chemical products. In order to elucidate the correlation between the parameters of the NTP process and the efficiency of the treatment, the present work investigates the effect of exposure of water solutions of 25 and 50 mg/L of Methylene Blue (MB) to the NTP. Several parameters of the process, such as initial solution concentration, exposure time to plasm, electrode material, distance between electrode and solution, and presence of dielectric barrier were analyzed in respect to the level of discoloration of the solution during the process, pH variation, rate of mineralization, formation of sulfates and nitrates, and energy usage. Results indicate that time of process, solution concentration, and dielectric material were significant in the level of discoloration of MB. Furthermore, the production of sulfates and nitrates, as well as the level of mineralization of the solution, were found to be significantly influenced by the presence of a dielectric, with the latter also being affected by the initial compound concentration. The best result to mineralization is 20% of remotion to solution of 25 mg/L in presence of barrier dielectric.