O Planejamento Experimental

1-Planejamento Experimental

        O planejamento experimental tem por objetivo a representação de uma série de ensaios estabelecidos com critérios definidos, que visa determinar a influência de distintas variáveis nos resultados de um dado processo.

1.1-Planejamento experimental com dois fatores e duas variáveis (22)

        Com o objetivo de avaliar a influência da concentração do ferro(X1) e da concentração do peróxido de hidrogênio(X2), na remoção de fenol(Y em %), será proposto então um planejamento experimental, em que a resposta da retirada, (através do Foto-Fenton), do fenol será dada da seguinte maneira:

[pic 1]

Primeiramente, foram definidos os níveis dos fatores para que fossem então feitos os experimentos.

Considerando a relação estequiométrica da reação oxidava entre fenol e peróxido, tem-se:

C6H6O + 14H2O2 → 6CO2 +17 H2O           (1)

        A partir da reação térmica do Fenton:

        Fe(ll) + H2O2 → Fe(lll) + OH-  + .OH          (2)

        Com base na reação (2) pode-se observar que há uma relação molar de 1:1 em termos de íon de peróxido e ferroso.

        Porém, de acordo com Bigda(1995), em virtude do ferro atuar em condições catalíticas no processo de Foto-Fenton, as quantidades acima não são necessárias, pois existe uma relação molar excelente  entre a concentração de íons de ferroso e a concentração  de peróxido de hidrogênio de 1:5, ou seja a concentração molar de íons de ferro será:

[pic 2]

Com isso as relações estequiométricas para as reações de degradação serão expressadas na tabela 01:

Tabela 01: Relações estequiométricas molares de oxidação para o fenol.

H2O2                         Fe(ll)

FENOL                                            14                                          2,8

Como o rendimento reacional Fenton  é desconhecido, será proposto então fazer os níveis variarem de uma maneira ampla, de modo a ter uma avaliação inicial das melhores condições reacionais. Com isso será escolhidos como níveis mínimos de degradação duas vezes o valor estequiométrico (base molar) e como níveis máximos dezoito vezes o valor estequiométrico (base molar).

Uma maneira de avaliar todas as possibilidades de combinações dos fatores e suas interações em uma menor quantidade de experimentos é por meio de um planejamento fatorial completo (Barros Neto; Scarminio, Bruns, 2007).

Para que se possa varrer mais níveis, podendo-se observar melhor a falta de ajuste (ou não) dos níveis dos fatores, será proposto então três repetições no ponto central.

• Nível mínimo (-1) = duas vezes a concentração estequiométrica;
• Nível máximo (+1) = dezoito vezes a concentração estequiométrica;
• Nível central (0) = média entre o nível mínimo e máximo = 10 vezes a concentração estequiométrica;

Tabela 02: Variação molar dos níveis de fatores para oxidação de fenol.

	FATORES
	[H2O2](mols)	[Fe(ll)](mols)
	Níveis normalizados
	-1	0	+1	-1	0	+1
	Níveis em valores absolutos(mols)
FENOL	28	140	252	5,6	28	50,4