Potencialidade do uso de solução alcalina do íon ferrato (VI) na oxidação de óxidos de nitrogênio (NOx) presentes em emissões gasosas

Abstract

O ferrato(VI) de potássio, composto fortemente oxidante, foi testado em uma coluna de absorção de gases a fim de remover o NO presente em gases oriundos de fontes fixas de queima de combustíveis fósseis. O poder oxidativo do ferrato(VI) e seu comportamento através da cinética de decaimento do NO foram avaliados com o propósito de melhor entender a reação de oxidação. O sistema lavador de gases foi constituído por três subsistemas: o primeiro, um cilindro contendo uma mistura de NO/N2 com concentrações de NO de 50 e 98 ppm; o segundo, os lavadores de gases, constituído por dois reatores/lavadores com capacidade de 1.000 mL que foram completados com 600 mL de solução lavadora e com 400 mL de anéis de Rasching de vidro e um terceiro, reator/lavador que continha 400 mL da mesma solução dos demais, sem os anéis; o terceiro subsistema, constituído por equipamentos analisadores de NO e NO2. Os equipamentos de medição foram os da marca Oldham, modelo TX 2000, para NO, com escala de medida de 0-100 ppm NO e TX 2000, para NO2, com escala de medida de 0-30 ppm NO2. O ferrato(VI) de potássio foi obtido via úmida e analisado por volumetria de oxidaçãoredução. Os testes de oxidação foram realizados à temperatura de 25oC ± 0,5oC e pressão de uma atmosfera. Inicialmente, testou-se técnicas padrões de remoção de NO de gases a frio. Hidróxido de sódio e hidróxido de potássio tem sido empregados comercialmente na remoção de NOx. As soluções de hidróxido de potássio e de sódio apresentaram a mesma remoção de NO quando a concentração inicial do NO no gás foi de 50 ppm. A maior eficiência de remoção de NO deu-se para a razão molar de 5 OH / 1 NO em cinco minutos de tempo de detenção, utilizando solução de ferrato(VI): 86% para a concentração inicial de 50 ppm e 85% para a concentração inicial de 98 ppm. Os resultados experimentais mostram que a solução de ferrato(VI) de potássio apresentou eficiência de remoção 25% superior à das outras soluções testadas. Apesar das reações de oxidação do NO serem bastante complexas, em função dos resultados analíticos realizados em termos de nitritos e nitratos, pode -se concluir que o NO é oxidado a NO2 e este passa a NO2 - e NO3 2- em solução, confirmando o mecanismo proposto por diversos autores. A abordagem cinética mostrou que a reação de oxidação pelo íon ferrato(VI) é de primeira ordem em relação ao NO e a constante média de velocidade de reação resultante dos dados experimentais foi de 9,80 x 10-4 s-1. A viabilidade técnica do uso do ferrato(VI) de potássio como oxidante do NOx em torres absorvedoras de gases foi comprovada, pois o composto mostrou-se um eficiente oxidante para o NO nas condições testadas.

Potassium ferrate(VI), a strongly oxidizing compound, was tested in a gas absorption column, in order to remove the NO present in gases from fixed sources of fossil fuel burning. The oxidative power of ferrate(VI) and it behavior through the kinetics of NO decay were evaluated in order to improve understanding of the oxidation reaction. The gas scrubbing system was constituted by three subsystems: the first, a cylinder containing a mixture of NO/N2, with NO/N2, with NO concentrations of 50 and 98 ppm; the second, the gas scrubbers, consisting of two reactors/scrubbers, with a 1,000 mL capacity, that were completed with 600 mL of scrubbing solution and 400 mL of glass Rasching rings (a third reactor/scrubbers contained 400 mL of the same solution as the rest, without the rings); the third subsystem, consisted of equipment to analyze NO and NO2. The measuring equipments were Oldham, model TX 200 for NO, with a measuring scale of 0-100 ppm NO and TX 2000 for NO2, with a measuring scale of 0-30 ppm NO2. The potassium ferrate(VI) was obtained by a wet process and analyzed by oxidation-reduction volumetrics. The oxidation tests were performed at a temperature of 25°C +/- 0.5°C, and a pressure of one atmosphere. Initially, the standard techniques for the cold removal of NO from gases were tested. Sodium hydroxide and potassium hydroxide have been used comercially to remove NOx. The potassium hydroxide and sodium hydroxide solutions presented the same NO removal when the initial NO concentration in gas was 50 ppm. The highest efficiency of NO removal occurred for the molar ratio of 5 OH / 1 NO in five minutes of detention time, using ferrate(VI) solution: 86% for the initial concentration of 50 ppm and 85% for the initial concentration of 98 ppm. The experimental results show that the potassium ferrate(VI) solution presented a removal efficiency 25% higher than that of the other solutions tested.