Evaluation of the adsorption-photodegradation with chitosan-TiO2 beads for the treatment of effluents of textile industry

De maneira geral, as indústrias têxteis apresentam um elevado potencial poluente. As principais razões para essa poluição são a geração de elevados volumes de resíduos líquidos contendo alta carga orgânica e forte coloração derivada dos corantes. Entretanto, estes efluentes têxteis são possíveis de serem tratados por rotinas convencionais que envolvem processos físicos, químicos e biológicos onde os substratos são removidos por simples adsorção. O caráter não destrutivo desta sequência de procedimentos representa um sério problema no setor, incentivando a criação de processos destrutivos de maior eficiência. O objetivo deste trabalho é aplicar no tratamento de efluentes de indústrias têxteis o TiO2, amplamente utilizado como fotocatalizador na degradação de compostos orgânicos em águas e efluentes, associado com a quitosana, um biopolímero amplamente utilizado em tratamentos de águas devido ao seu alto poder de adsorção. Desta forma, foram preparadas esferas de quitosana-TiO2-reticulada (QTS-TiO2-R) visando a sua aplicação na descoloração de corantes têxteis em meio aquoso e na descoloração dos corantes em efluentes têxteis tratados fortificados. Os corantes selecionados para estudos foram o direct red 80 (DR80) e reactive blue 21 (RB21). Em meio aquoso, as esferas apresentaram alta capacidade de descoloração das soluções dos corantes direct red 80 e reactive blue 21 chegando a cerca de 100%, num tempo de 26 horas em pH 7. As esferas apresentaram uma baixa capacidade de adsorção, sendo o efeito principal na remoção dos corantes a fotodegradação. A descoloração do corante DR80 em solução de efluente de indústria têxtil tratado apresentou uma porcentagem de remoção de cerca de 50%, enquanto para o RB21 esta descoloração ficou em cerca de 90%, no tempo de 91 horas em pH 7. Foi avaliada a reutilização das esferas por 5 vezes consecutivas, onde se observou após o quinto ciclo uma diminuição de sua eficiência foto-oxidativa de cerca de 7,1% para o DR80 e de 15,1% para o RB21 em efluente de indústrias têxteis tratado fortificados com 50 mg L-1 destes corantes. As esferas apresentaram eficiente capacidade de descoloração das soluções dos corantes DR80 e RB21 até o 5 ciclo de reutilização. Desta forma, as esferas de QTS-TiO2-R podem ser incluídas como novos adsorventes-fotooxidativos, mostrando excelente desempenho na fotodegradação de corantes, podendo ser utilizadas como uma nova tecnologia de remoção aplicada ao polimento de efluentes industriais. Além das características favoráveis, são interessantes do ponto de vista econômico, já que utilizam material natural, não tóxico, reagentes de baixo custo, de fácil disponibilidade e preparação.Overall, textile industries have high pollution potential. The main reasons for this pollution are the production of high volumes of liquid waste containing high organic load and the strong coloring derived from the colorants. However, these textile effluents are likely to be treated by conventional routines that involve physical, chemical and biological processes in which substrates are removed by simple adsorption. The nondestructive nature of this sequence of procedures represents a serious problem in the sector, encouraging the creation of destructive processes of greater efficiency. The aim of this study is to apply in the treatment of effluents from textile industries the TiO2, widely used as a photocatalyst in the degradation of organic compounds in water and wastewater, associated with chitosan, a biopolymer widely used in water treatment due to its high adsorption power. Thus, beads of chitosan-TiO2-reticulate (CTS-TiO2-R) were prepared aiming at its application in the discoloration of textile colorants in aqueous medium and the discoloration of pigments in treated fortified textile effluents. The colorants selected for study were the direct red 80 (DR80) and the reactive blue 21 (RB21). In water, the spheres presented high capacity of discoloration of these colorants solutions, reaching nearly 100% in a period of 26 hours at pH 7. The beads had low adsorption capacity, being the photodegradation the main effect in the removal of colorants. The discoloration of the colorant DR80 in a solution of textile industry treated effluent showed a removal percentage of about 50%, while for the RB21 this discoloration was around 90% in a period of 91 hours at pH 7. We evaluated the reuse of the beads for 5 consecutive times, when it was observed that after the fifth cycle there was a decrease of its photo-oxidative efficiency of about 7.1% for the DR80 and 15.1% for the RB21 in textile industry treated effluent, fortified with 50 mg L-1 of these colorants. The beads showed efficient discoloration capacity of the colorants DR80 and RB21 solutions until the 5th cycle of reuse. Therefore, the beads of CTS-TiO2-R can be included as new photo-oxidative-adsorbents, showing excellent performance on the photodegradation of colorants, making its use possible as a new removal technology applied to the buffing of industrial effluents. In addition to the favorable characteristics, this is interesting from an economic perspective, since they use non toxic and natural material, and also low cost reactants, which are easy to be found and prepared.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic