CARACTERIZAÇÃO DA POLIANILINA E POLIANILINA-TIO₂

PARA A REDUÇÃO DE Cr (VI)

Valéria Cristina Fernandes (IC), Marcos Antonio Coelho Berton (PG) e Luis Otavio de Souza Bulhões (PQ)

Laboratório Interdisciplinar de Eletroquímica e Cerâmica-LIEC, Departamento de Química, Universidade Federal de são Carlos, São Carlos-SP,CEP:13565-905

e-mail:dlob@power.ufscar.br

palavras-chaves: polianilina, fotoredução, cromo

Os polímeros condutores possuem propriedades interessantes que os tornam de grande utilidade como materiais de eletrodos para várias aplicações. Um processo muito importante é o uso de polímeros condutores, tais como a polianilina (PANI) ou o polipirrol, ambos no estado reduzido, para a redução de espécies tais como: benzoquinona, Fe³⁺, Br₂ e Cr⁶⁺. A redução de espécies como o Cr(VI) é um problema no tratamento de resíduos de efluentes industriais, pois o Cr(VI) além de ser tóxico é cancerígeno. A redução de Cr(VI) à Cr(III) gera espécies menos tóxicas que podem ser facilmente precipitadas ou adsorvidas sobre substratos inorgânicos ou orgânicos. Desde que a eletroredução direta do Cr(VI) não é eficiente, novas alternativas para a redução do cromo hexavalente tem sido de grande interesse. O Cr(VI) poder ser convertido à Cr(III) com uma eficiência de quase 100% utilizando polipirrol na forma reduzida eletrodepositado sobre platina [1]. No presente trabalho, é feito um estudo da redução química do dicromato sobre PANI no estado reduzido eletrodepositada sobre carbono vítreo reticulado (CVR). E é analisada a viabilidade de utilizar a energia solar para reduzir o filme de PANI oxidado, utilizando um eletrodo do tipo compósito TiO₂-PANI.

Sobre um eletrodo de CVR com 50 poros por polegada foi depositado um filme de PANI através da eletropolimerização numa solução de HCl 1,0 M contendo anilina na concentração de 0,1 M. Para formar um filme espesso foram realizados 300 ciclos entre os potenciais 0,4 V à 1,05 V vs. NHE, com velocidade de varredura de 50mVs^-1. Após a formação do filme, para obter um filme de PANI na sua forma reduzida, o eletrodo CVR-PANI foi mantido polarizado em +0,05 V vs. NHE por 4800 segundos. Os experimentos para a redução do dicromato foram realizados imergindo-se o eletrodo modificado de CVR-PANI reduzida em um becker contendo 30 mL de uma solução 5 x 10^-4 M de Cr₂O₇^2- em 0,1 M de H₂SO_4, mantida sob agitação magnética. Em intervalos de tempo pré-estabelecidos, foram retiradas alíquotas de 100mL e diluídas para obter um volume final de 2,5 mL para realizar medidas de absorbância. O eletrodo do tipo compósito entre a PANI e TiO₂ foi preparado sobre um substrato de vidro com um filme condutor de óxido de estanho dopado com índio (ITO). Sobre o ITO foi formado um filme de TiO₂, preparado pela técnica de sol-gel e no substrato foi polimerizada quimicamente a PANI. As medidas fotoeletroquímicas foram realizadas com auxílio de uma lâmpada de arco de xenônio de 150W.

Na Fig. 1 são mostrados os espectros de absorbância obtidos em diferentes intervalos de tempo após imersão do eletrodo CVR-PANI na solução de dicromato. A banda de absorção principal está em aproximadamente 350 nm e corresponde a absorção da espécie Cr(VI). Observa-se que a absorbância em 350 nm diminui com o tempo de imersão do eletrodo modificado (CVR-PANI). Este resultado é melhor observado na Fig. 2, onde é representada a variação da absorbância em função do tempo em 350 nm.

O decréscimo na absorbância em 350 nm com o tempo, indica que está ocorrendo uma reação redox entre os íons dicromato e a PANI no estado reduzido. Devido ao alto potencial padrão de redução para o dicromato (+1,33V vs. NHE) a PANI se oxida. Da análise cinética dos dados de absorbância para o eletrodo modificado em função do tempo a partir de uma equação de primeira ordem, obtém-se uma constante específica de velocidade de 0,05 s^-1. Iluminando-se os eletrodos compósitos TiO₂/(PANI oxidada) com luz branca (400mW/cm²), observa-se que o potencial de circuito aberto se desloca para potenciais negativos até atingir um valor quase estacionário de 0,0 V vs. NHE. Esse transiente pode ser acompanhado pela mudança de cor no filme de polianilina, de verde para o amarelo, caracterizando a fotoredução da PANI.

Conclui-se que é viável a utilização do eletrodo de CVR modificado com PANI para a redução de Cr(VI) em solução, podendo a eficiência do processo ser melhorada utilizando sistemas em fluxo laminar e com maior área superficial do eletrodo. Um resultado importante é a utilização do eletrodo compósito TiO₂-PANI, onde sob iluminação, a PANI no estado oxidado pode ser reduzida.

1. C. Wei, S. German, S. Basak and K. Rajeshwar, J. Electrochem. Soc., 140, L60 (1993).

FAPESP-CNPq