Processo oxidativo avançado UV/H₂O₂ aplicado ao tratamento de efluente industrial sintético contendo diferentes corantes orgânicos

Abstract

Objective: The objective of this study is to investigate dye removal through the application of advanced oxidation using hydrogen peroxide and ultraviolet light.

Theoretical Framework: Dyes are molecules that, even at low concentrations, can alter the color of a product. In most cases, they are resistant to degradation by biological processes and generally exhibit low removal efficiencies. For these cases, in which biological treatment is ineffective, Advanced Oxidation Processes (AOPs) emerge as an effective alternative for the treatment of effluents containing toxic and biologically recalcitrant pollutants. AOPs involve the generation of highly reactive and non-selective oxidizing species, particularly hydroxyl radicals (•OH), to degrade persistent pollutants in industrial effluents, surface water, and groundwater. The UV/H₂O₂ process is an AOP that offers several advantages over other processes, mainly because it does not generate solid residues post-reaction; it is entirely consumed and does not produce byproducts.

Method: The methodology adopted in this research involved the use of a bench-scale photochemical reactor in which the dyes Cromax Yellow AT, Cromax Blue AT, and Brown were applied. Dye removal was achieved through advanced oxidation using hydrogen peroxide (H₂O₂) and ultraviolet light (UV). Data collection was conducted through spectrophotometry.Results and Discussion: The results obtained revealed [synthesize the main results of the research]. In the discussion section, these results are contextualized in light of the theoretical framework, highlighting the implications and relationships identified. Possible discrepancies and limitations of the study are also considered in this section.

Results and Discussion: Color removal efficiencies of 85% and 95% were obtained at 30 and 60 minutes, respectively, for Cromax Yellow AT, Cromax Blue AT, and Brown. The dye removal kinetics were determined to follow a pseudo-first-order model, with a pseudo-first-order rate constant of 8.75 × 10⁻² min⁻¹ and a half-life of 7.92 minutes.

Research Implications: The results demonstrate that advanced oxidation using H₂O₂ and UV is effective for removing the studied dyes, which is relevant for environmental protection and pollutant mitigation.

Originality/Value: This study contributes to the literature by evaluating the removal efficiency through the application of H₂O₂ and UV, both of which are readily available and easy to apply. The relevance and value of this research are underscored by its practical implications for effluent treatment.

Objetivo: El objetivo de este estudio es investigar la remoción de colorantes mediante la aplicación de oxidación avanzada utilizando peróxido de hidrógeno y luz ultravioleta.

Marco Teórico: Los colorantes son moléculas que, incluso en bajas concentraciones, pueden alterar la coloración de un producto. En la mayoría de los casos, son resistentes a la degradación por procesos biológicos y, en general, presentan bajos niveles de remoción. Para estos casos en los que el tratamiento biológico resulta ineficaz, los Procesos de Oxidación Avanzada (POAs) se presentan como una alternativa eficaz para el tratamiento de efluentes con contaminantes tóxicos y biológicamente recalcitrantes. Los POAs implican la generación de especies oxidantes altamente reactivas y no selectivas, especialmente los radicales hidroxilo (•OH), con el fin de degradar contaminantes persistentes en efluentes industriales, aguas superficiales y subterráneas. El proceso UV/H₂O₂ es un POA que ofrece numerosas ventajas sobre otros procesos, principalmente por no generar residuos sólidos tras la reacción, ya que se consume completamente y no produce subproductos.

Método: La metodología empleada en esta investigación consistió en el uso de un reactor fotoquímico a escala de laboratorio, en el cual se aplicaron los colorantes Amarillo Cromax AT, Azul Cromax AT y Marrón. La remoción se llevó a cabo mediante oxidación avanzada con peróxido de hidrógeno (H₂O₂) y luz ultravioleta (UV). La recolección de datos se realizó por espectrofotometría.

Resultados y Discusión: Se obtuvieron eficiencias de remoción de color del 85% y 95% a los 30 y 60 minutos, respectivamente, para los colorantes Amarillo Cromax AT, Azul Cromax AT y Marrón. Se determinó que la cinética de remoción de color sigue un modelo de pseudo-primer orden, con una constante de velocidad de pseudo-primer orden de 8,75 × 10⁻² min⁻¹ y un tiempo de vida media de 7,92 minutos.

Implicaciones de la Investigación: Los resultados demuestran que la oxidación avanzada mediante H₂O₂ y UV es eficaz para la eliminación de los colorantes estudiados, lo cual es relevante para la protección del medio ambiente y el tratamiento de efluentes.

Originalidad/Valor: Este estudio contribuye a la literatura al evaluar la eficiencia de remoción mediante la aplicación de H₂O₂ y UV, los cuales son de fácil acceso y aplicación. La relevancia y el valor de esta investigación se destacan por sus implicaciones prácticas en el tratamiento de efluentes.