Oxidação avançada pelo processo Fenton: como funciona e quais produtos usar
O processo Fenton é um tratamento de oxidação avançada. O peróxido de hidrogênio reage com ferro dissolvido, em meio ácido, e gera radicais hidroxila. Esses radicais oxidam compostos orgânicos que o tratamento biológico não consegue degradar. A reação rende mais com o pH entre 2,5 e 3,0. Depois dela, o efluente é neutralizado, e o ferro precipita e sai com o lodo. A Wasser fornece os insumos das etapas: peróxido de hidrogênio 50% (200 volumes), cloreto férrico, soda cáustica para neutralizar e polímero para separar o lodo; o ácido sulfúrico e o sulfato ferroso, sob consulta.
Outros nomes do processo
O processo também aparece como reagente de Fenton, que é o nome da mistura de peróxido com sal de ferro. Ele é um dos POA, os processos oxidativos avançados: a família de tratamentos que usa o radical hidroxila, um oxidante muito forte, para degradar poluentes em pouco tempo, como descreve o boletim técnico do peróxido. Quando a reação é assistida por radiação ultravioleta ou luz solar, o nome é foto-Fenton.
Como funciona, etapa por etapa
- Acidificação. O pH do efluente desce para a faixa de 2,5 a 3,0, com ácido forte, em geral o sulfúrico. Acima de 3, o ferro (III) precipita e sai da reação. Abaixo de 2,5, o excesso de íons H⁺ consome os radicais hidroxila. Nos dois casos, o rendimento cai. O sal de ferro também é ácido, mas baixa o pH só um pouco: não substitui o ácido, que vence a alcalinidade do efluente e evita que o ferro precipite antes da hora.
- Ferro. O sal ferroso (Fe²⁺) é a forma clássica do reagente. O ferro férrico (Fe³⁺), como o do cloreto férrico, também decompõe o peróxido, mas a reação é bem mais lenta. Qual sal usar, e em que proporção, é decisão de ensaio e do projeto da ETE.
- Peróxido. O peróxido entra em dose controlada, aos poucos. Em excesso, ele próprio consome radicais hidroxila e o rendimento cai. Parte dele se decompõe em água e oxigênio.
- Neutralização e separação. Terminada a oxidação, um alcalinizante, como a soda, eleva o pH. O ferro precipita como hidróxido insolúvel e é separado por decantação ou flotação, com ajuda de um polímero floculante. O efluente precisa ser neutralizado antes do descarte. O lodo, que contém ferro, segue para destinação licenciada.
Mecanismo, faixa de pH, papel do Fe³⁺, excesso de peróxido e neutralização: Nogueira, R. F. P. et al. Fundamentos e aplicações ambientais dos processos Fenton e foto-Fenton. Química Nova, v. 30, n. 2, p. 400–408, 2007. DOI 10.1590/S0100-40422007000200030.
O produto de cada etapa
| Etapa | Produto | O que faz | Especificação | Fonte |
|---|---|---|---|---|
| Acidificação | ácido sulfúrico | baixa o pH para 2,5 a 3,0 | grau sob consulta | — |
| Ferro | cloreto férrico | fonte de ferro (Fe³⁺) da reação | FeCl₃ mín. 38,0% · Fe²⁺ máx. 0,30% · densidade mín. 1,380 g/cm³ | boletim técnico do fabricante nº 223, rev. 06, de 10/02/2025 |
| Oxidação | peróxido de hidrogênio 50% (200 volumes) | gera os radicais hidroxila junto com o ferro | H₂O₂ mín. 49,0% · densidade 1,180 a 1,210 g/cm³ · pH (puro) máx. 3,5 | boletim técnico do fabricante nº 213, rev. 03, de 02/02/2022 |
| Neutralização | soda cáustica líquida 50% | eleva o pH e precipita o ferro | NaOH de 49 a 51% | boletim técnico do fabricante nº 329, rev. 08, de 12/05/2022 |
| Separação do lodo | polímero aniônico, em pó ou em solução | flocula o hidróxido de ferro | pó: solução de trabalho de 0,1 a 0,5%, usada em até 2 dias | boletim técnico do fabricante nº 344, rev. 06, de 15/12/2021 |
As doses de cada etapa dependem do efluente e saem de ensaio de bancada: nenhum boletim traz dose para o Fenton.
Quando o Fenton faz sentido e quando não faz
O Fenton resolve um problema específico. Antes de falar em produto, vale olhar três coisas:
- O tipo de carga. O Fenton faz sentido quando o que sobra no efluente é matéria orgânica que não cai no tratamento biológico: DQO recalcitrante ou compostos que inibem a biomassa. Se o problema é sólido em suspensão, o físico-químico convencional resolve com coagulante e polímero, sem oxidação.
- A operação em pH ácido. A ETE precisa trabalhar em pH ácido com segurança, com tanques, tubulações e bombas compatíveis, e precisa ter destino para o lodo com ferro.
- Se basta oxidar sem ferro. Quando a necessidade é oxidação rápida, sem acidificar e sem gerar lodo de ferro, o peróxido de hidrogênio pode ser usado sozinho. É para isso que boa parte dos clientes da Wasser compra peróxido.
Peróxido, cloreto férrico e soda formam o conjunto de uma ETE com etapa Fenton, e a Wasser fornece os três a ETEs de serviços de saúde e da indústria. A literatura traz aplicações do processo em efluente têxtil, em chorume e em efluentes da indústria química e de refinaria de petróleo (Nogueira et al., Química Nova, 2007).
Cuidados de segurança
O peróxido de hidrogênio 50% é oxidante e corrosivo: provoca queimaduras graves na pele e lesões graves nos olhos (FDS do fabricante). No transporte, é o número ONU 2014, da subclasse 5.1, de substâncias oxidantes.
Dose cada produto em separado, no efluente: o ácido, o ferro e o peróxido aos poucos; a soda, só depois da reação. A FDS do peróxido alerta para três riscos:
- concentrado, ele reage de forma violenta com bases fortes, com ácido sulfúrico e com sais metálicos;
- a decomposição libera oxigênio, água e calor;
- em recipiente fechado, a decomposição gera sobrepressão.
Nunca pré-misture o peróxido concentrado com o ácido, com o sal de ferro ou com a soda, nem use a mesma linha ou o mesmo tanque para dois produtos. Com ácido sulfúrico concentrado, ele forma o ácido peroximonossulfúrico, a "solução piranha", muito exotérmica e explosiva.
Nada pode voltar para a bombona ou o tanque do peróxido. O retorno acidental de ácido, de sal de ferro ou de soda dispara uma decomposição violenta em cadeia, com fervura e ruptura do recipiente pela pressão do oxigênio.
Materiais. Na dosagem da ETE, use tanque e linha de plástico: PEAD, PP, PVC rígido, PVDF ou PTFE. Metais comuns, como aço-carbono, ferro fundido, cobre, latão, bronze e zinco, são proibidos: os íons metálicos disparam a decomposição do peróxido. Aço inox e alumínio de alta pureza só servem passivados, como nos tanques de estocagem a granel.
Guarde o peróxido na embalagem original, em local fresco, seco e ventilado, longe do sol e do calor e afastado de outros produtos (FDS).
Acidificar e neutralizar exige EPI e dosagem controlada. A FDS de cada produto vai a pedido.
Perguntas frequentes
O que é o processo Fenton?
É uma oxidação avançada em que o peróxido de hidrogênio reage com ferro dissolvido, em meio ácido, e gera radicais hidroxila. Esses radicais oxidam compostos orgânicos que o tratamento biológico não degrada. Depois, o efluente é neutralizado e o ferro sai como lodo.
Qual é o pH ideal para o processo Fenton?
Entre 2,5 e 3,0. Acima de 3, o ferro precipita e deixa de catalisar a reação. Abaixo de 2,5, o excesso de acidez consome os radicais (Nogueira et al., Química Nova, 2007). Por isso o pH é acertado antes de o peróxido entrar e acompanhado durante a reação. No fim, o efluente é neutralizado antes do descarte.
Precisa de sulfato ferroso ou dá para usar cloreto férrico?
O reagente clássico usa ferro ferroso (Fe²⁺). O ferro férrico (Fe³⁺) também decompõe o peróxido, mas a reação é bem mais lenta. A escolha e a proporção saem de ensaio e do projeto da ETE. Fornecemos o cloreto férrico e, sob consulta, o sulfato ferroso.
O processo Fenton gera lodo?
Gera. Na neutralização, o ferro precipita como hidróxido e precisa ser separado, com ajuda de polímero, e destinado. O volume depende da dose de ferro. O lodo com ferro segue para destinação licenciada, e o jar test do polímero ajuda a escolher o floculante e a dose para separá-lo.
Só o peróxido de hidrogênio não resolve?
Para oxidação rápida, muitas vezes resolve, sem acidificar e sem lodo de ferro. O processo Fenton entra quando é preciso a oxidação mais forte do radical hidroxila, para compostos que o peróxido sozinho ou o biológico não degradam. O ensaio de bancada com o efluente mostra qual dos dois caminhos atende.
O processo Fenton remove fármacos do efluente?
Ajuda. Os processos biológicos convencionais não removem por completo os fármacos residuais, e os processos oxidativos avançados, entre eles o Fenton e o foto-Fenton, degradam esses compostos em estudos publicados (Melo et al., Química Nova, 2009). O desenho da etapa depende do efluente e é do projeto da ETE.
Quais cuidados de segurança o processo exige?
O peróxido 50% é oxidante e corrosivo. Concentrado, em contato com ácido, soda, sais metálicos e impurezas, ele pode se decompor de forma violenta, com calor e sobrepressão (FDS). Dose cada produto em separado no efluente, não deixe nada voltar para o tanque do peróxido, use EPI e nunca misture os produtos concentrados.
Precisa dos insumos para a etapa de oxidação?
Fornecemos peróxido de hidrogênio 50%, cloreto férrico, soda cáustica e polímero e, sob consulta, o ácido sulfúrico e o sulfato ferroso, com FDS e boletim técnico a pedido.
Veja também: Peróxido de hidrogênio 50% (200 volumes) · Cloreto Férrico
Revisado pela Equipe Técnica Wasser em 21/10/2026. Mecanismo e condições: Nogueira et al., Química Nova, 2007. Fármacos: Melo et al., Química Nova, 2009. Especificações: boletins técnicos do fabricante.