A Eletrooxidação de Compostos Modelo de Lignina Envolvendo Eletrodos Modificados com Polianilina
Ellen Kenia Kuntze Pantoja (PG) e Artur de Jesus Motheo (PQ)
Instituto de Química de São Carlos / USP, Cx.P. 780, São Carlos, SP 13560-970
palavras-chave: polianilina, eugenol e guaiacol
Introdução:
Vários processos de tratamento de efluentes têm sido desenvolvidos sendo que dentre os processos alternativos pode ser mencionado o eletroquímico. A lignina é o principal dejeto de águas residuais de indústrias de papel e celulose, sendo que dentro dos processos envolvidos podem ser originadas diferentes substâncias orgânicas, altamente danosas ao meio ambiente. Por ser uma molécula bastante complexa os estudos laboratoriais apresentam uma série de dificuldades as quais podem ser parcialmente contornadas pelo uso de moléculas modelo de lignina. O guaiacol e o eugenol são compostos modelo de lignina, que como aquela, apresentam natureza fenólica [1,2]. Os eletrodos modificados com polímeros condutores e de polímeros com partículas metálicas dispersas têm sido utilizados em várias processos de eletrooxidação catalítica de moléculas orgânicas, principalmente moléculas simples como o metanol, formaldeído, ácido fórmico [3], e até para moléculas como b-D(+)glucose [4]. O comportamento de eletrodos de polianilina (PAni) frente a eletrooxidação de eugenol e guaiacol, foi estudado e os produtos de oxidação desses compostos obtidos com PAni, foram comparados com os obtidos com eletrodo de platina (Pt).
Experimental:
As técnicas utilizadas foram voltametria cíclica e eletrooxidação a potencial constante, utilizando uma célula de vidro com dois compartimentos. Como eletrodos de trabalho foram utilizados substratos de ouro com PAni eletrossintetizada e com partículas de Pt incorporadas ao filme de PAni. A análise dos produtos de eletrooxidação foi realizada por cromatografia líquida (HPLC).
Resultados e Discussão:
Pode ser observado que o potencial de pico de oxidação dos compostos orgânicos, com eletrodos de PAni foram menores (0,96 e 0,90 V vs. ERH, para guaiacol e eugenol, respectivamente) do que com eletrodos de Pt (1,03 e 0,98 V). Embora esses resultados indiquem atividade catalítica do eletrodo de PAni, foi observado também a desativação dos mesmos devido a formação de filme fenólico não condutor. A formação desse filme foi caracterizada pelo contínuo decréscimo da densidade de corrente do pico de oxidação. A caracterização dos filmes de PAni antes e depois dos processos nas soluções com os orgânicos foi feita através de resposta eletroquímica, microscopia eletrônica de varredura e infravermelho (IV) de reflectância. As respostas eletroquímicas mostraram que ocorre uma modificação nos eletrodos de PAni, confirmada pelas análises de IV. Nenhuma alteração no filme pode ser observada através das micrografias. Foram utilizados dois filmes de PAni, um fibrilar e outro globular e foi observado que com o filme fibrilar (maior número de sítios ativos) a eletrooxidação dos orgânicos ocorre mais intensamente, resultando numa corrente de oxidação maior. Assim, pode ser afirmado que a morfologia do filme influencia no efeito catalítico da PAni sobre a eletrooxidação do guaiacol e do eugenol. As análises através de HPLC mostraram que um dos principais produtos de oxidação do guaiacol é o catecol (pico 2 – Fig. 1) sugerindo que o caminho de oxidação é aquele que resulta na formação de quinona e metanol. Foi também observado que o decréscimo de guaiacol em solução é maior para o eletrodo de PAni (15,6%) do que para o de Pt (10,7%). Além disso, a formação de catecol parece ser favorecida quando se utiliza o eletrodo de PAni. Já para o eugenol, o principal produto identificado foi a vanilina. Um caminho provável para essa reação seria um rearranjo de eugenol para isoeugenol e posterior oxidação desse à vanilina. Nas análises de cromatografia puderam também ser observados outros picos de produtos de oxidação que não foram possíveis de serem identificados.
Figura 1. Cromatograma obtido após uma hora de eletrólise a 1,02 V da solução de guaiacol com eletrodo de Pt. Picos 1, 2 e 3 representam respectivamente o solvente, catecol e guaiacol.
Referências
SARKANEN, K.V.; LUDWIG, C.H. New York, John Wiley & Sons, 1971.
Instituto de Pesquisas tecnológicas do Estado de São Paulo – Centro Técnico em Celulose e Papel, vol. I. São Paulo, IPT (1988).
LABORDE, H.; LEGER, J-M.; LAMY, C. J. Appl. Electrochem.. 24 (1994) 219
KELAIDOPOULOU, A.; PAPOUTSIS, A.; KOKKINIDIS, G.; NAPPORN, W.T.; LEGER, J.-M.; LAMY, C. J. Appl. Electrochem. 19 (1999) 101.