A KINETIC STUDY ABOUT THE INFLUENCE OF PHENOLIC MEDIATORS IN THE DECOLORIZATION OF DIFFERENT DYES BY FENTON SYSTEMS

Santana, Cássia Sidney; Velloso, Camila Cristina Vieira; Aguiar, André

doi:10.21577/0100-4042.20170316

Acessibilidade / Reportar erro

Brasil

Español English

sumário « anterior atual seguinte »

Sumário

Artigo • Quím. Nova 42 (2) • Feb 2019 • https://doi.org/10.21577/0100-4042.20170316 copy

A KINETIC STUDY ABOUT THE INFLUENCE OF PHENOLIC MEDIATORS IN THE DECOLORIZATION OF DIFFERENT DYES BY FENTON SYSTEMS

Authorship SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

The present work evaluated the influence of phenolic mediators (five dihydroxybenzenes and gallic acid) on the decolorization kinetics of phenol red, chromotrope 2R, and methylene blue by Fenton systems. The reactions were performed with H₂O₂, iron salts as catalysts, and the absence or presence of phenolic mediators. Based on the decolorization data from previous study of our group, the 1^st and 2^nd order kinetic models were analyzed, as well as the alternative BMG model. It was found that the mediators accelerated the reactions, based in 1^st and 2^nd order kinetic models. Reactions containing Fe²⁺ fitted better to the BMG model, while reactions containing Fe³⁺ fitted better to the 2^nd order kinetic model, independent of mediators. Based on the three evaluated kinetic models, pro-oxidant properties were observed for the mediators in Fenton systems.

Keywords:
Fenton reaction; hydroxyl radical; dihydroxybenzene; gallic acid; dye

Sistema reacional	% de descoloração	k₁ (min^-1)	t_1/2 (min)	r² (1ª ordem)	k₂ (µmol^-1 L min^-1)	t_1/2 (min)	r² (2ª ordem)
Vermelho de Fenol
Fe²⁺/H₂O₂	41,1±0,1	0,0110	63,0134	0,5326	0,0002	147,9018	0,4066
Fe³⁺/H₂O₂
Sem fenóis	2,9±0,1	0,0005	1386,2944	0,9467	0,00001	2930,2420	0,9575
Ácido 2,3-DHB	62,8±1,2	0,0185	37,4674	0,9354	0,0009	33,6654	0,9806
Ácido 2,4-DHB	0,0±0,0	-	-	-	-	-	-
Ácido 2,5-DHB	60,7±0,2	0,0174	39,8360	0,9498	0,0008	37,8736	0,9842
Ácido 3,4-DHFA	35,6±1,8	0,0072	96,2704	0,9966	0,0003	101,1928	0,9909
Ácido Gálico	36,8±0,4	0,0089	77,8817	0,8657	0,0003	100,9962	0,9516
Catecol	17,1±0,6	0,0031	223,5959	0,9984	0,0001	308,3817	0,9988
Média para as reações com fenóis				0,9492			0,9812
Cromotrope 2R
Fe²⁺/H₂O₂	72,6±0,6	0,0263	26,3554	0,3570	0,0014	25,7431	0,9180
Fe²⁺/H₂O₂
Sem fenóis	27,0±0,1	0,0056	123,7763	0,8156	0,0002	170,0016	0,8850
Ácido 2,3-DHB	94,5±0,0	0,0563	12,3117	0,8065	0,0098	3,4694	0,9952
Ácido 2,4-DHB	92,6±0,1	0,0448	15,4720	0,9929	0,0070	4,8572	0,9455
Ácido 2,5-DHB	95,1±0,1	0,0582	11,9097	0,8006	0,0109	3,1193	0,9926
Ácido 3,4-DHFA	93,5±0,2	0,0507	13,6715	0,9300	0,0082	4,1464	0,9819
Ácido Gálico	94,2±0,3	0,0535	12,9560	0,8813	0,0092	3,6957	0,9809
Catecol	94,7±0,1	0,0544	12,7417	0,9153	0,0100	3,4000	0,9753
Média para as reações com fenóis				0,8878			0,9786
Azul de Metileno
Fe²⁺/H₂O₂	96,4±0,3	0,0578	11,9922	0,9884	0,0166	2,2890	0,9167
Fe³⁺/H₂O₂
Sem fenóis	93,1±0,4	0,0359	19,3077	0,8490	0,0068	5,0145	0,7378
Ácido 2,3-DHB	97,2±0,4	0,0705	9,8319	0,9000	0,0246	1,4654	0,9331
Ácido 2,4-DHB	92,5±2,0	0,0347	19,9754	0,8446	0,0065	5,4776	0,7452
Ácido 2,5-DHB	97,4±0,1	0,0750	9,2420	0,7294	0,0240	1,4630	0,9643
Ácido 3,4-DHFA	96,6±0,1	0,0664	10,4390	0,8812	0,0174	1,9298	0,9735
Ácido Gálico	95,9±0,1	0,0610	11,3631	0,9335	0,0140	2,3142	0,9709
Catecol	96,6±0,0	0,0604	11,4759	0,9717	0,0175	2,0065	0,9477
Média para as reações com fenóis				0,8767			0,9225

Sistema reacional	m (min)	1/m (min^-1)	b	1/b	r²
Vermelho de Fenol
Fe²⁺/H₂O₂	3,1958	0,3129	2,3979	0,4170	0,9996
Fe³⁺/H₂O₂
Sem fenóis	1556,6753	0,0006	6,2946	0,1589	0,2403
Ácido 2,3-DHB	55,5896	0,0180	0,5142	1,9448	0,3376
Ácido 2,4-DHB	-	-	-	-	-
Ácido 2,5-DHB	48,3172	0,0207	0,7409	1,3497	0,8171
Ácido 3,4-DHFA	177,3000	0,0056	-0,2423	-4,1271	0,2444
Ácido Gálico	53,0663	0,0188	1,7885	0,5591	0,9870
Catecol	409,2443	0,0024	-1,3862	-0,7214	0,3777
Média para as reações com fenóis					0,5528
Cromotrope 2R
Fe²⁺/H₂O₂	6,3220	0,1582	1,2947	0,7724	0,9969
Fe³⁺/H₂O₂
Sem fenóis	36,3233	0,0275	2,8603	0,3496	0,9383
Ácido 2,3-DHB	5,3152	0,1881	0,9648	1,0365	0,9992
Ácido 2,4-DHB	23,4309	0,0427	0,6512	1,5356	0,9520
Ácido 2,5-DHB	4,8052	0,2081	0,9692	1,0318	0,9995
Ácido 3,4-DHFA	9,1497	0,1093	0,9082	1,1011	0,9990
Ácido Gálico	6,5674	0,1523	0,9501	1,0525	0,9998
Catecol	7,7544	0,1290	0,9205	1,0864	0,9989
Média para as reações com fenóis					0,9914
Azul de Metileno
Fe²⁺/H₂O₂	11,3642	0,0880	0,8414	1,1885	0,9945
Fe³⁺/H₂O₂
Sem fenóis	187,3135	0,0053	-2,3736	-0,4213	0,8651
Ácido 2,3-DHB	19,9081	0,0502	0,6122	1,6335	0,6966
Ácido 2,4-DHB	160,0154	0,0062	-1,5651	-0,6389	0,0938
Ácido 2,5-DHB	3,9325	0,2543	0,9480	1,0549	0,9963
Ácido 3,4-DHFA	7,7010	0,1299	0,8831	1,1324	0,9907
Ácido Gálico	14,2793	0,0700	0,7573	1,3205	0,9486
Catecol	23,7353	0,0421	0,5685	1,7590	0,8580
Média para as reações com fenóis					0,8980

Corante	Tratamento	Modelos testados	Melhor modelo	Referência
Azul de Metileno	Fe²⁺/H₂O₂; Fe²⁺/H₂O₂/UV	1ª ordem	1ª ordem	²⁵25 Melgoza, D.; Hernandez-Ramirez, A.; Peralta-Hernandez, J. M.; Photochem. Photobiol. Sci. 2009, 8, 596.
	Ferroceno/H₂O₂			²⁶26 Wang, Q.; Tian, S.; Ning, P.; Ind. Eng. Chem. Res. 2014, 53, 643.
	Fe²⁺-quitosana/H₂O₂			²⁷27 Gao, M.; Zhang, D.; Li, W.; Chang, J.; Lin, Q.; Xu, D.; Ma, H.; J Taiwan Inst. Chem. Eng. 2016, 67, 355.
	Fe²⁺/H₂O₂	BMG	BMG	³3 Paulino, T. R. S.; Araújo, R. S.; Salgado, B. C. B.; Eng. Sanit. Ambient. 2015, 20, 347.
Cromotrope 2R	Fe²⁺/UV/H₂O₂ eletrogerado	1ª ordem	1ª ordem	³³33 Almeida, L. C.; Garcia-Segura, S.; Arias, C.; Bocchi, N.; Brillas, E.; Chemosphere 2012, 89, 751.
Cromotrope 2R	Eletro-Fenton (H₂O₂ eletrogerado)	1ª ordem	1ª ordem	³⁴34 Almeida, L. C.; Silva, B. F.; Zanoni, M. V. B.; J. Eletroanal. Chem. 2014, 734, 43.
Violeta de Metila	Fe²⁺/H₂O₂	1ª e 2ª ordens, BMG	BMG	³⁵35 Ou, X.; Wang, C.; Zhang, F.; Sun, H.; Wuyunna; Desalin. Water Treat. 2013, 51, 2536.
Azul de Argazol	Schorlita/H₂O₂	1ª e 2ª ordens, BMG	1ª ordem	³⁰30 Xu, H. Y.; Liu, W. C.; Qi, S. Y.; Li, Y.; Zhao, Y.; Li, J. W.; J. Serb. Chem. Soc. 2014, 79, 361.
Alaranjado de Metila	Schorlita/H₂O₂	1ª e 2ª ordens, BMG	BMG	³¹31 Xu, H. Y.; Shi, T. N.; Wu, L. C.; Qi, S. Y.; Water Air Soil Pollut. 2013, 224, 1740.
	Fe₃O₄/H₂O₂		1ª ordem	³²32 Xu, H. Y.; Wang, Y.; Shi, T. N.; Zhao, H.; Tan, Q.; Zhao, B. C.; He, X. L.; Qi, S. Y.; Front. Mater. Sci. 2018, 12, 34.
	Fe²⁺/H₂O₂		BMG	²²22 Santana, C. S.; Velloso, C. C. V.; Aguiar, A.; XXII Congresso Brasileiro de Engenharia Química, São Paulo, Brasil, 2018.
	Fe²⁺/H₂O₂/mediadores fenólicos		BMG, 1ª ordem
	Fe³⁺/H₂O₂		BMG
	Fe³⁺/H₂O₂/mediadores fenólicos		1ª e 2ª ordens
	Fe²⁺/H₂O₂	Zero, 1ª e 2ª ordens	2ª ordem	²⁹29 Youssef, N. A.; Shaban, S. A.; Ibrahim, F. A.; Mahmoud, A. S.; Egypt. J. Pet. 2016, 25, 317.

Sociedade Brasileira de Química Secretaria Executiva, Av. Prof. Lineu Prestes, 748 - bloco 3 - Superior, 05508-000 São Paulo SP - Brazil, C.P. 26.037 - 05599-970, Tel.: +55 11 3032.2299, Fax: +55 11 3814.3602 - São Paulo - SP - Brazil
E-mail: quimicanova@sbq.org.br

Acompanhe os números deste periódico no seu leitor de RSS

[1] *e-mail: andrepiranga@yahoo.com.br; aguiar@unifei.edu.br