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Organizaçao de Empresas
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
ERIKA CRISLAINE DA SILVA LEITE
ESTUDO PRELIMINAR DO TRATAMENTO DE EFLUENTE DE INDÚSTRIA
TÊXTIL ATRAVÉS DE PROCESSO OXIDATIVO AVANÇADO: FOTO-FENTON.
Natal
2018
ERIKA CRISLAINE DA SILVA LEITE
ESTUDO PRELIMINAR DO TRATAMENTO DE EFLUENTE DE INDÚSTRIA
TÊXTIL ATRAVÉS DE PROCESSO OXIDATIVO AVANÇADO: FOTO-FENTON.
Trabalho de conclusão de
curso apresentado para avaliação
na disciplina de trabalho de
conclusão de curso, do curso de
Engenharia Química, turno
integral, da Universidade Federal
do Rio Grande do Norte para
obtenção do título de bacharel em
Engenharia Química.
Orientador: Prof. Dr. Douglas
do Nascimento Silva
Natal
2018
LEITE, Erika Crislaine da Silva
ESTUDO PRELIMINAR DO TRATAMENTO DE EFLUENTE DE INDÚSTRIA TÊXTIL ATRAVÉS DE PROCESSO OXIDATIVO AVANÇADO: FOTO-FENTON. LEITE, Erika; UFRN, 2018.
Trabalho de conclusão de curso
Orientador: Prof. Dr. Douglas do Nascimento Silva
Natal, 2018
ERIKA CRISLAINE DA SILVA LEITE
Dedico este trabalho à minha
família, que foi meu apoio em todos os
momentos, meu incentivo pra ir mais
longe e minha motivação pra evoluir.
Aos meus professores, que me
mostraram o caminho das pedras, e aos
meus amigos, pois tenho os melhores.
AGRADECIMENTOS
Antes de tudo, agradeço a Deus, o senhor da minha vida, meu amor maior,
minha fonte de força em momentos tão difíceis ao longo desses 5 anos e minha
fonte de esperança de tempos melhores para a realização de sonhos.
A minha família, Malu, Elton, Erielke e sobre tudo aos meus pais, Neide e Zé
Neto que foram minha base, minha motivação, meu porto seguro pra seguir a
oportunidade que não tiveram de continuar seus estudos. A eles se que são meus
melhores amigos e me ensinam todo dia a bênção que é ter uma família que te
inspira, te apoia e te ajuda a buscar seus sonhos.
Aos melhores irmãos que tenho de outras Famílias, Joyce, Míria, Ana Luiza e
Reginaldo Júnior. Amigos que Deus me deu, e foram minha família em Vários
momentos que não pude ter a minha por perto. Eu os amo.
Ao meu namorado Ruan Kelvin, que todo dia me ensina a ter um pouco mais
de paciência e me faz cada vez mais acreditar em mim, me fortalecendo com seu
carinho. Sou muito grata por te ter na minha vida.
Aos amigos maravilhosos que conheci na residência universitária, por
maravilhosos quero dizer "meu cardume": Yuri, Jackson, Victor, Nikacio,
Guarabira, André e Chico. Nossas risadas renovaram minhas forças em
momentos que rir não fazia sentido.
Ao icônico Badabes (Analu, Mari, Rodrigo e Glicia) por termos construído
juntos desde uma amizade incrível até um Centro acadêmico representativo e
politico-socialmente atuante. Militamos. Vocês foram fundamentais na minha
desconstrução e na formação do meu novo jeito de ver o mundo.
A melhor equipe de pesquisa que eu poderia ter, os agradeço por cada
momento juntos e pela parceria que construímos na trilha da pesquisa. Muito
Obrigada Kaanda, Bárbara, Fernando, Sulliane, Mayra, Paula.
Muito obrigada Professor Douglas, por sempre acreditar que somos capazes
mesmo com nossas limitações. Sua orientação mudou significativamente os
rumos da minha graduação, desde a primeira reunião em que mostrou o que
realmente é ter um bom orientador. Não tenho palavras pra te agradecer.
A todos vocês, muito obrigada. Vocês foram fundamentais no caminho dessa
conquista.
“Para ser grande, sê inteiro: nada
teu exagera ou exclui.
Sê todo em cada coisa. Põe quanto
és no mínimo que fazes.
Assim em cada lago a lua toda
brilha, porque alta vive.” – Ricardo Reis
(Heterónimo de Fernando Pessoa)
RESUMO
A água é o insumo de maior utilização global nas indústrias. Dessa forma,
se torna imprescindível descartar adequadamente e de forma tratada a água
aplicada em processos industriais, priorizando a reutilização da mesma quando
possível. A indústria têxtil é um dos ramos de maior produção de efluentes,
partindo da natureza de seus processos. Para tratar efluentes industriais com alta
carga orgânica devida a alta concentração de corantes, é mencionado na
literatura o uso de processos oxidativos avançados como uma alternativa eficaz e
sustentável. Neste trabalho foram realizados experimentos de degradação da
contaminação orgânica de efluentes reais de uma indústria têxtil local através da
reação foto-Fenton. O método de análise utilizado nos experimentos foi a
Demanda Química de Oxigênio (DQO) referente ao efluente tratado. Os estudos
preliminares apontam uma queda de aproximadamente 900 mg/L de DQO para as
concentrações apresentadas neste trabalho. Os valores ótimos de concentrações
para a melhor degradação possível encontram-se em processo de varredura
experimental.
.
ABSTRACT
Water is the most widely used input in industries. In this way, it is
essential to dispose properly and in a treated way the water applied in industrial
processes, prioritizing the reuse of it when possible. The textile industry is one of
the branches of higher effluent production, based on the nature of its processes.
To treat industrial effluents with high organic load due to high concentration of
dyes, the use of advanced oxidative processes is mentioned in the literature as an
effective and sustainable alternative. In this work, degradation experiments were
carried out on the organic contamination of real effluents from a local textile
industry through the photo-Fenton reaction. The method of analysis used in the
experiments was the Chemical Oxygen Demand (COD) referring to the treated
effluent. Preliminary studies indicate a decrease of approximately 700 mg / L of
COD to the concentrations presented in this work. The optimal concentration
values for the best possible degradation are in the experimental scanning process.
SUMÁRIO
1 Introdução ........................................................................................................ 1
2 Fundamentação teórica .................................................................................... 3
3 Metodologia ...................................................................................................... 7
3.1 Planejamento experimental ....................................................................... 7
3.2 Unidade experimental ............................................................................... 8
3.3 Procedimento experimental ..................................................................... 10
3.4 DQO e curva de calibração ..................................................................... 10
3.4.1 Reagentes ............................................................................................ 10
3.4.2 Curva de calibração ............................................................................. 11
4 Resultados e discussões ................................................................................ 14
4.1 Resultados .............................................................................................. 14
5 Conclusão ...................................................................................................... 20
6 Referências .................................................................................................... 21
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1- SIstema reacional .................................................................................. 9
Figura 2 - Reator Cilindrico de calhas parabólicas ............................................... 10
Figura 3 - Gráfico referente a curva de calibração para solução padrão de
bifitalato de potássio ............................................................................................. 13
Figura 4- Resultado de DQO para o Experimento 1. ............................................ 15
Figura 5 - Gráfico do comportamento da DQO para o Experimento 3 ................. 17
Figura 6 - Degradê de degradação do efluente tratado. ....................................... 17
Figura 7 - Resíduo sólido pós-filtração ................................................................. 18
Figura 8- Efluente bruto x Efluente tratado ........................................................... 18
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1- Processos Oxidativos Avançados. ......................................................... 4
Tabela 2 - Planejamento experimental ................................................................... 7
Tabela 3- Concentração de variáveis ..................................................................... 7
Tabela 4 - Valores de DQO para leitura de absorbância ...................................... 12
Tabela 5- Valores de DQO obtidos para curva de calibração. ............................ 12
Tabela 6- Experimentos Análisados .................................................................... 14
Tabela 7- Experimento 1: Absorbância e DQO medidos ..................................... 15
Tabela 8 - Resultado de DQO para o Experimento 3 ........................................... 16
1
1 INTRODUÇÃO
É indubitável que a água é o bem mais precioso e importante de todo o
planeta. Com apenas 1% da água do planeta sendo potável e disponível para
consumo é de se esperar que, com o crescimento do consumo popular e
industrial, novas rotas de utilização sejam traçadas a fim de otimizar a utilização
deste bem. Após a segunda revolução industrial, datada no século XX, o
crescimento exponencial da demanda de água para abastecimento industrial
iniciou a inquietação global sobre o consumo e disposição deste bem que passou
a ser, em determinadas regiões do planeta, artigo raro. Dado o panorama,
inúmeras medidas passaram a ser tomadas como políticas sustentáveis a nível
global para reduzir o impacto do consumo industrial de água, destacando-se entre
elas o tratamento de efluentes.
Segundo a Agência Nacional das Águas (2017, p. 18-20), a retirada de
água para abastecimento industrial no Brasil chegou a 207,1 m³/s em 2013,
caindo para 192 m³/s em 2015 decorrentes da queda de atividade industrial
brasileira. A vazão consumida em 2013 foi 55%, ou seja, 45% da água retirada
para abastecimento industrial retornam na forma de efluente. O Nordeste por sua
vez é a segunda maior região (42,26m³/s) no que diz respeito a demanda hídrica
industrial, ficando atrás apenas da região sudeste (90,33m³/s). No Rio Grande do
Norte, um forte setor industrial é o setor têxtil que pode ser classificado como um
dos principais demandantes de água do estado.
Para reduzir o impacto da disposição dos efluentes da indústria têxtil são
aplicados métodos tradicionais de tratamento de efluentes. Algumas indústrias
realizam o tratamento completo de seus efluentes, enquanto outras remanejam
seus efluentes para a companhia de águas e esgotos do Estado (CAERN).
Neste trabalho iremos propor a utilização da reação foto-Fenton como um
processo oxidativo avançado (POA) eficaz para o tratamento do efluente de uma
indústria têxtil local. Além da elevada vazão desse tipo de indústria, seu efluente
apresenta elevada contaminação por corantes e elevada Demanda Química de
Oxigênio (DQO) e cor. Para que seja estudada a eficiência desse processo para
esse tipo de efluente, é realizado um planejamento experimental com base
estatística para ter uma boa varredura sobre quais as melhores concentrações de
2
ferro e peróxido de hidrogênio a serem aplicadas para obtenção dos melhores
valores de DQO possíveis.
3
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Após o Advento da revolução industrial, houve um aumento significativo da
demanda de água destinada pra uso industrial, consequentemente um aumento
na quantidade de efluente depositado em corpos hídricos. Os Impactos
Ambientais Inerentes a este processo global de industrialização desencadearam
uma série de pautas mundiais sobre sustentabilidade e deu-se início ao processo
de regulamentação da disposição desses efluentes para melhor controle
ambiental. (Kunz et al., 2002)
No Brasil, o Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA), regulamenta
sobre as condições, parâmetros, padrões e diretrizes para gestão do lançamento
de efluentes em corpos de água receptores. Segundo a Resolução Nº 430, de 13
de maio de 2011, algumas resoluções básicas para o lançamento de efluentes
são estabelecidas: pH entre 5 e 9, temperatura inferior a 40°C com variação de
temperatura em reação ao corpo receptor inferior a 3°C na zona de mistura,
Demanda Bioquímica de Oxigênio 5 dias a 20°C com remoção mínima de 60% da
DBO, entre outros parâmetros que contempla desde a concentração de óleos
vegetais, até a presença de contaminantes inorgânicos. (CONAMA 430/2011)
Buscando contemplar tais parâmetros as estações de tratamento de
efluentes recorrem a tratamentos convencionais que abrangem tratamentos
físicos, químicos e biológicos. Os processos físicos (gradeamento, peneiramento,
sedimentação) são utilizados para a remoção dos sólidos, enquanto os processos
químicos conseguem remover poluentes por meio de reações (coagulação,
floculação, ajuste de pH) e os processos biológicos que têm como objetivo
remover a matéria orgânica dissolvida.
Algumas indústrias locais “terceirizam” algumas etapas desse tratamento
através da Companhia de Água e Esgoto do Estado do Rio Grande do Norte
(CAERN) que preconiza a adaptação do efluente industrial recebido aos
parâmetros estabelecidos pelo CONAMA 430/2011. Os resultados de análise da
eficiência do tratamento de tal agência referentes aos meses de janeiro a
setembro de 2018, podem ser consultados no anexo 1.
4
Em parceria com uma indústria local do ramo têxtil, o presente trabalho irá
pautar a aplicabilidade e eficiência de Processos Oxidativos Avançados (POA’s)
em especial o foto-Fenton como alternativa para o tratamento de efluente têxtil
real em seu estado bruto.
“Os Processos Oxidativos Avançados (POA’s) são baseados na
geração de radicais livres, em especial o radical hidroxil (∙OH). Este
radical possui alto poder oxidante e pode promover a degradação de
vários compostos poluentes em poucos minutos. O radical hidroxil reage
rápida e indiscriminadamente com muitos compostos orgânicos de
diferentes formas, como por adição à dupla ligação ou por abstração do
átomo de hidrogênio em moléculas orgânicas alifáticas. O resultado
dessas reações é a formação de radicais orgânicos que reagem com
oxigênio, dando assim início a uma série de reações de degradação, que
podem resultar em espécies inócuas, como CO2 e H2O.”
(FIOREZE,2014)
Dentre os diversos Processos oxidativos avançados, podemos classificá-
los em sistemas homogêneos e heterogêneos.
Tabela 1- Processos Oxidativos Avançados.
PROCESSO HOMOGÊNEO HETEROGÊNEO
Com radiação
O3/UV
H2O2/UV
O3/H2O2/UV
Foto-Fenton
Fotocatálise Heterogênea
(TiO2/O2/UV
Sem Radiação
O3/HO-
O3/H2O2
Reativo de Fenton
O3/catalisador
Fonte: (FIOREZE, 2014)
A reação de Fenton consiste na decomposição de peróxido de hidrogênio
(H2O2) catalisada por Fe3+ gerando um radical hidroxila por mol de peróxido em
meio ácido. (BRITO & SILVA, 2012)
5
H2O2 + Fe2+ → OH- + ∙OH + Fe3+ (Eq. 1)
Durante o processo reacional, podem ocorrer reações paralelas formando o
radical hidroperoxil (HO2∙), prejudicando assim a eficiência do meio reacional.
(NOGUEIRA et al., 2007). Só na década de 80, foi descoberta a influência da
radiação na eficiência da reação Fenton, que passa a oferecer fotorredução
gerando mais um radical Hidroxila, acelerando o processo. As reações Fenton e
foto-Fenton ocorrem concomitantemente em meio reacional, mas para um melhor
rendimento e maior velocidade o pH deve ser mantido abaixo de 4, numa faixa
ótima entre 2,5-3, favorecendo a predominância da hidroxila como agente
oxidante. (BRITO & SILVA, 2012; NOGUEIRA & GUIMARÃES, 2000;
PIGNATELLO, 1992).
Fe3+ + H2O2 + hv (UV ou Vis) → Fe2+ + H+ + ∙OH. (Eq. 2)
A facilidade de aplicação da reação foto-Fenton para o tratamento de
efluentes industriais se deve desde a simplicidade de seu processo, visto que não
exige condições de pressão e temperatura elevadas, até a abundância em crosta
terrestre de seu agente catalisador. Dessa forma, a reação foto-Fenton é um
potencial processo oxidativo avançado para aplicação na indústria têxtil.
Efluente de indústria têxtil aparece como um dos principais vilões no que
diz respeito aos ramos industriais mais poluentes. Isso se deve desde a natureza
de seus processos com larga demanda de água e grande carga de esgoto, até a
natureza de seus contaminantes não biodegradáveis. (RODRÍGUEZ-CHUECA et
al., 2016; SOARES et al., 2013; NIDHEESH et al.,2013)
Para o estudo de caso, analisaremos a eficiência do processo foto-Fenton
no efluente de uma indústria local que predispõe dos tratamentos de
gradeamento, coagulação, floculação e sedimentação, com a finalidade de
atender os requisitos exigidos pela CAERN para recebimento e posterior
tratamento deste efluente a uma vazão média de 100 m³/hora.
Neste estudo vamos avaliar a eficiência no efluente bruto após o processo
de gradeamento. Para uma maior eficiência de tratamento é válido aliar os
6
processos de coagulação-floculação à reação foto-Fenton, onde no processo a
remoção de DQO passa de 48% como processo C-F para 74% com a associação
ao processo foto-Fenton, conforme descrito por Gilpavas (2017).
A Demanda Química de Oxigênio (DQO) apesar de não ser uma análise
descritiva em relação a carga de carbono orgânico presente no efluente tratado, é
um método analítico exigido em resolução do CONAMA e eficaz no que se trata
da capacidade de depuração de tal efluente quando descartado em corpos
hídricos. (EATON et al., 2005).
Para que seja mapeada a aplicabilidade dessa pesquisa em laboratório, é
necessária a realização de um planejamento experimental que ofereça uma
análise estatística aprofundada a fim de assegurar a reprodutibilidade e o grau de
confiança em experimentos futuros. O planejamento experimental é um fator
preponderante para estudos de teor experimental, pois visa minimizar o número
de experimentos, atuando como um roteiro e otimizando a análise dos resultados
obtidos. (NASCIMENTO, 2017)
7
3 METODOLOGIA
3.1 Planejamento experimental
O planejamento experimental incialmente escolhido foi o 2k, onde o fator k
representa o número de variáveis a serem analisadas durante os experimentos.
(RATKIEVICIUS et al., 2017) Esse método nos fornece o número de
experimentos e o arranjo de suas variáveis. Para um estudo onde realiza-se a
variação das concentrações de H2O2 e Fe, são totalizados 4 experimentos. Para
uma melhor visualização da interferência das concentrações, foram
acrescentados valores centrais para um melhor mapeamento dos resultados,
conforme mostra a tabela 2. Tem sido avaliada a influência da variação do pH
como uma terceira variável a ser estudada, conforme estudo Gilpavas (2017).
Tabela 2 - Planejamento experimental
EXP [H2O2] [Fe]
1 1 1
2 -1 1
3 1 -1
4 -1 -1
5 0 0
6 0 0
7 0 0
Os códigos representam os pontos do vértice, pontos centrais que significam
o nível de grandeza de cada variável. Os valores de concentração apresentados
na tabela 2 podem ser traduzidos em unidade de concentração conforme exposto
na tabela 3.
Tabela 3- Concentração de variáveis
-2 -1 0 1 2
[H2O2] (mM) 250 500 750 1000 1250
[Fe] (mM) 0,5 1 1,5 2 2,5
8
3.2 Unidade Experimental
Para realização dos experimentos, foram coletadas amostras simultâneas
do efluente bruto de uma indústria local após o momento de aeração onde já
foram retirados materiais sólidos residuais desse tipo de indústria, como linhas e
resquícios de tecido na etapa de gradeamento, conforme a fluxograma abaixo.
O efluente foi encaminhado para o laboratório FOTEQ-NUPEG da
Universidade Federal do Rio Grande do Norte, onde foram realizados os
experimentos.
Tinturaria Lavanderia Demais áreas
Recebimento do
Efluente
Gradeamento
Tanque de
Aeração
Coagulação
Floculação
Sedimentação
Transferência de
efluente para a
CAERN
Coleta de Efluente
9
Como suporte para a reação, foi utilizado um reator cilíndrico com uma
capacidade máxima de 1,5 litros em tanque de recirculação e 462 mL em tubos
de circulação, totalizando aproximadamente 2 litros, acoplado a uma bomba que
promove a circulação do meio reacional a uma vazão de 3 L.min-1.
O meio reacional circula por duas células parabólicas em série para receber a
radiação de lâmpadas de luz ultravioleta UVC (T8 BL LE de 40W) localizadas na
calha superior), conforme mostram as figuras 1 e 2. As calhas são revestidas
internamente com o objetivo de direcionar os fótons liberados para os tubos de
quartzo onde ocorre a circulação.
Figura 1- SIstema reacional
Fonte: (NASCIMENTO, 2017)
(1) Entrada de reagentes e de efluente; (2) Tanque de recirculação; (3)
Mangueiras de silicone expostas à radiação solar; (4) Calhas do reator
fotoquímico; (5) Bomba de recirculação; (6) Válvula para a retirada de amostras.
(NASCIMENTO, 2017)
10
Figura 2 - Reator Cilindrico de calhas parabólicas
Fonte: Autoral
3.3 Procedimento Experimental
O efluente bruto é alocado no tanque de recirculação acrescido do catalizador
da reação Fenton. Após iniciada a circulação da solução, o pH inicial 9 é ajustado
até pH 3 com acréscimo de H2SO4 P.A., valor ótimo para a ocorrência da reação.
Após o acionamento das lâmpadas simultâneo ao acréscimo inicial do
peróxido de hidrogênio, a contagem do tempo de reação é iniciada. Neste estudo,
as amostras do sistema são coletadas nos momentos de 0, 2, 10, 20, 30, 45 e 60
minutos, concomitante ao acréscimo ponderado de H2O2 e em seguida são
armazenadas em Vials isolados para retenção de luz.
As alíquotas coletadas são levadas ao digestor na presença de solução
digestora (Solução de dicromato de potássio em ácido sulfúrico na presença de
sulfato de prata) e um catalizador (solução de sulfato de prata em ácido sulfúrico
2,03g/200mL) por 2 horas. Em seguida, a leitura da absorbância é feita em
espectrofotômetro a um comprimento de onda de 610 nm.
3.4 DQO e curva de calibração
3.4.1 Reagentes
Para a solução de digestão, 125 mL de água destilada acrescida de 2,554
gramas de dicromato de potássio (K2Cr2O7), previamente seco em estufa a 103ºC
11
por 2 horas, 41,75 mL de ácido sulfúrico, 8,325 g de HgSO4. Dissolvido, após
resfriado, o volume em balão volumétrico de 250 mL foi completado com água
destilada.
Para o reagente de ácido sulfúrico foi adicionado sulfato de prata (Ag2SO4)
cristal ou pó em H2SO4 numa proporção de 2,03 g de Ag2SO4 para 200 mL de
ácido sulfúrico concentrado. A dissolução completa do sulfato de prata demora
cerca de 24 horas.
Para a solução padrão de Biftalato de potássio foi utilizada uma quantidade
de 425mg de Bifatalato de potássio, HOOCC6H4COOK, seca a 120ºC por 2 horas,
e dissolvida em aproximadamente 500 ml de água destilada e então completar o
volume para 1000 ml em balão volumétrico. A relação teórica entre o biftalato de
potássio e a DQO é de que 1 mg de biftalato de potássio= 1,171 mg O2.
3.4.2 Curva de Calibração
Para encontrar o valor de DQO referente à absorbância, é realizado
previamente o mesmo procedimento para uma solução padrão de bifitalato de
potássio que possui valores pré-determinados de DQO, assim é obtida a curva
padrão para 1000 ppm de DQO.
Para análise em uma ampola padrão de 10 mL são adicionadas 1,5 mL da
solução de digestão, 2,5 mL de amostra e 3,5mL de reagente de ácido sulfúrico. A
solução é posta em bloco digestor a 150°C durante 2 horas, após o resfriamento é
realizada a leitura dos resultados. A leitura em espectrofotômetro é realizada para
conhecer os valores de absorbância referente aos valores pré-determinados de
DQO, conforme o Método Colorimétrico: DR2000 – Curva Padrão Inserida no. 955
– Standard Methods 5220 D.
Para esse procedimento o branco é realizado utilizando água destilada
como “zero” para a leitura do espectrofotômetro. Os demais valores de DQO e
seus referentes volumes de medida de solução padrão são sinalizados na tabela
4.
12
Tabela 4 - Valores de DQO para leitura de absorbância
Concentração de
DQO (mg O2/L)
Volume da solução Padrão a
completar para 100 (mL)
0 0
50 10
100 20
200 40
300 60
400 80
500 100
Fonte: Autoral
A definição da curva de calibração é imprescindível para a análise dos
resultados, tomando como base valores de absorbância referente a valores
conhecidos de DQO. Conforme determinado anteriormente, os valores de
absorbância podem ser visualizados na tabela 5. A leitura em espectrofotômetro
foi realizada para comprimentos de onda de 400-800 nm, como pode ser visto no
anexo 2, contudo os valores de absorbância para 600 nm foram escolhidos como
padrão.
Tabela 5- Valores de DQO obtidos para curva de calibração.
Volume de Solução Padrão
(mL) 10ml 20ml 30ml 40ml 50ml 75ml 100ml
DQO (mg/L) 85 170 255 340 425 637,5 850
Absorbância (nm)
0,042 0,0686 0,0989 0,1322 0,1819 0,2485 0,2992
Fonte: Autoral
13
Figura 3 - Gráfico referente a curva de calibração para solução padrão de bifitalato de potássio
Fonte: Autoral
Através da linha de tendência linear traçada na curva de calibração é
possível obter a equação de referência, onde x representa a DQO e y o valor de
absorbância, para encontrar os valores de DQO dos demais experimentos.
Y= 0,0004*X + 0,0149 (Eq. 3)
14
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Por se tratar de efluente real, a predição do comportamento durante a
reação é inviável, por este motivo a fase preliminar de experimentos possuiu
tempo maior de ajuste. Para realizar a análise dos resultados obtidos, o método
escolhido foi o monitoramento via DQO.
4.1 Resultados
O comportamento da DQO foi analisado com sucesso para alguns
experimentos. Para os experimentos 1 e 3, como sinalizado na tabela 6, foram
utilizadas concentrações de Ferro e peróxido respectivamente referentes a 2mM
de Ferro e 1000mM de H2O2 e 1mM de Ferro e 1000mM de H2O2.
Para o experimento 1, o comportamento da DQO apresentou um
crescimento já aguardado nos primeiros minutos de reação devido a adição de
peróxido de hidrogênio, como pode ser visto no Gráfico 1. O decréscimo posterior
confirma a eficiência da reação neste efluente para estas concentrações de
reagentes.
Tabela 6- Experimentos Análisados
EXP [H2O2] [Fe]
1 1 1
2 -1 1
3 1 -1
4 -1 -1
5 0 0
6 0 0
7 0 0
Fonte: Autoral
15
Tabela 7- Experimento 1: Absorbância e DQO medidos
Experimento 1 – Absorbância e DQO
0 Min Média Fator de Diluição DQO
0,043 0,047 0,042 0,044 10 727,5
2 Min Média Fator de Diluição DQO
0,025 0,023 0,018 0,024 10 227,5
10 Min Média Fator de Diluição DQO
0,088 0,07 0,083 0,0855 10 1765
20 Min Média Fator de Diluição DQO
0,042 0,03 0,045 0,0435 10 715
30 Min Média Fator de Diluição DQO
0,026 0,031 0,035 0,033 10 452,5
45 Min Média Fator de Diluição DQO
0,023 0,01 0,021 0,022 10 177,5
60 Min Média Fator de Diluição DQO
0,01 0,008 0,007 0,0075 10 -185
Final Filtrado Média Fator de Diluição DQO
0,024 0,01 0,009 0,0095 10 -135
Fonte: Autoral
Tais resultados podem ser melhor visualizados na figura 2.
Figura 4- Resultado de DQO para o Experimento 1.
Fonte: Autoral
16
Para 1mM de ferro e a mesma concentração de peróxido (1000mM), o
comportamento é oposto, como apresentado na tabela 8, mostrando tanto a
importância da presença do ferro como catalisador da reação, quanto a alta
concentração de DQO adquirida para elevadas concentrações de peróxido de
hidrogênio. Dessa forma, podemos deduzir que uma razão ótima entre
concentração de ferro e peróxido é de extrema importância para a eficiência da
reação.
Tabela 8 - Resultado de DQO para o Experimento 3
Experimento 3 – Absorbância e DQO
0 Min Média Fator de Diluição DQO
0,017 0,018 0,021 0,018 10 77,5
2 Min Média Fator de Diluição DQO
0,035 0,033 0,036 0,034 10 477,5
10 Min Média Fator de Diluição DQO
0,042 0,048 0,045 0,045 10 752,5
20 Min Média Fator de Diluição DQO
0,051 0,041 0,042 0,044 10 727,5
30 Min Média Fator de Diluição DQO
0,048 0,051 0,053 0,05 10 877,5
45 Min Média Fator de Diluição DQO
0,065 0,066 0,068 0,066 10 1277,5
60 Min Média Fator de Diluição DQO
0,086 0,085 0,085 0,085 10 1752,5
Final Filtrado Média Fator de Diluição DQO
0,058 0,05 0,052 0,053 10 952,5
Fonte: Autoral
Para uma melhor visualização dos resultados, é possível observar a figura
4.
17
Figura 5 - Gráfico do comportamento da DQO para o Experimento 3
Fonte: Autoral
Por se tratar de um efluente com alta concentração de corantes, a cor é um
dos principais parâmetros de visualização da eficiência da reação. Uma queda na
coloração pode ser observada na figura 5, indicando a quebra dos corantes
orgânicos. No entanto, a mudança mais efetiva ocorre após o ajuste do pH
seguido de filtração, como pode ser visualizado no Vial “F”. Os sólidos presentes
sedimentados podem ser visualizados na imagem 6.
Figura 6 - Degradê de degradação do efluente tratado.
Fonte: Autoral
18
Figura 7 - Resíduo sólido pós-filtração
Fonte: Autoral
Figura 8- Efluente bruto x Efluente tratado
Fonte: Autoral
Como pode ser visualizado na imagem 6, a ocorrência da reação pode ser
tida como efetiva para a degradação do principal contaminante deste reagente.
No entanto, são cabíveis de aplicação análises mais aprofundadas de
caracterização do efluente antes e depois da ocorrência da reação foto-Fenton,
bem como um estudo comparativo com aplicação deste método para um efluente
pré-tratado (coagulação-floculação).
19
No que diz respeito à degradação da carga orgânica do efluente tratado,
leitura que daria maior confiabilidade aos resultados obtidos, os valores não
podem ser inferidos através deste método de análise, pois os demais reagentes,
bem como os intermediários inorgânicos da reação, são passíveis de acrescentar
DQO à amostra. A realização da leitura de Total Organic Carbon (TOC) se
encontra indisponível no laboratório local.
20
5 CONCLUSÃO
Os resultados obtidos com este estudo se mostraram coerentes e
ofereceram uma perspectiva positiva para aplicação deste processo oxidativo
avançado em efluentes industriais têxteis. A execução deste plano de trabalho foi
fortemente desfavorecida pela falta de aparatos necessários, como é o caso do
TOC que se encontra interditado por problemas de manutenção, o que induziu a
uma readaptação do método de análise a ser aplicado para a leitura dos
resultados, sendo escolhida a DQO como novo método de análise.
O processo proporcionou uma queda de aproximadamente 700 mg/L de
DQO para as concentrações apresentadas neste trabalho. Os valores ótimos de
concentrações para a melhor degradação possível encontram-se em processo de
varredura experimental.
O processo de produção intelectual referente a este trabalho foi de extrema
importância para a consolidação de conhecimentos acadêmicos obtidos durante a
graduação e para expansão do conhecimento científico, que abrange o uso de
métodos alternativos de análise laboratorial, técnicas de planejamento
experimental e a execução efetiva dos experimentos em reatores fotoquímicos
para efluentes reais.
21
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treatment using solar advanced oxidation processes. Environ. Sci. Pollut. Res.
1e14.
ANEXO 1:
ANEXO 2
[nm] [A]
10ml 20ml 30ml 40ml 50ml 75ml 100ml
400 2,5009 2,3275 2,04 1,8359 1,4654 0,8881 0,2158
401 2,3378 2,1923 1,9235 1,7387 1,3888 0,8523 0,2224
402 2,2652 2,1047 1,8573 1,6771 1,3462 0,8306 0,2273
403 2,1818 2,0353 1,7983 1,6231 1,3067 0,8132 0,2323
404 2,1189 1,9826 1,7547 1,5774 1,2746 0,7984 0,2368
405 2,0767 1,9333 1,7152 1,5471 1,2503 0,7876 0,2415
406 2,0305 1,8993 1,6798 1,5189 1,2302 0,7789 0,2461
407 1,998 1,8685 1,6572 1,4979 1,2151 0,7734 0,2508
408 1,98 1,836 1,6379 1,4829 1,2035 0,7703 0,2549
409 1,948 1,8315 1,6196 1,4725 1,1948 0,7675 0,2592
410 1,9479 1,8229 1,6161 1,4668 1,1928 0,7681 0,2631
411 1,9472 1,8156 1,6136 1,466 1,1918 0,7701 0,2671
412 1,9465 1,8196 1,613 1,4648 1,1923 0,7721 0,2708
413 1,9378 1,8179 1,6176 1,4721 1,1981 0,7758 0,274
414 1,9476 1,826 1,624 1,4771 1,2049 0,7807 0,2776
415 1,968 1,8381 1,6336 1,4839 1,2105 0,7864 0,2807
416 1,9813 1,8497 1,6493 1,5017 1,2215 0,7929 0,2833
417 1,9888 1,868 1,6588 1,5085 1,2313 0,7996 0,2857
418 2,019 1,8829 1,6775 1,5249 1,2434 0,8066 0,2882
419 2,0395 1,9052 1,6949 1,5445 1,2573 0,8143 0,2904
420 2,0529 1,9292 1,711 1,558 1,2702 0,8214 0,2921
421 2,0847 1,943 1,7342 1,576 1,2832 0,8302 0,2938
422 2,1047 1,9699 1,7539 1,5969 1,299 0,8383 0,2951
423 2,1325 2,0009 1,7761 1,6098 1,3124 0,8458 0,2963
424 2,1622 2,0129 1,7959 1,6338 1,3284 0,8544 0,2971
425 2,1718 2,0482 1,8162 1,6497 1,3425 0,862 0,2978
426 2,2092 2,0662 1,8423 1,6682 1,3551 0,8695 0,2978
427 2,238 2,0809 1,8636 1,6886 1,3697 0,8766 0,2979
428 2,2421 2,1149 1,8759 1,7076 1,3837 0,8837 0,2976
429 2,2889 2,1286 1,8996 1,7206 1,3972 0,8898 0,2971
430 2,3252 2,1514 1,9202 1,7397 1,4118 0,8968 0,2964
431 2,3323 2,1854 1,9356 1,752 1,4227 0,9021 0,2954
432 2,3666 2,1928 1,9591 1,7704 1,4333 0,9082 0,2941
433 2,3733 2,215 1,9722 1,7865 1,4437 0,9126 0,2926
434 2,4012 2,2295 1,9844 1,7961 1,4558 0,9168 0,291
435 2,4215 2,24 2,0114 1,8154 1,466 0,9219 0,289
436 2,422 2,2709 2,0209 1,8273 1,4746 0,924 0,2866
437 2,4543 2,2806 2,0358 1,8401 1,4828 0,9276 0,2843
438 2,4757 2,2931 2,0482 1,8527 1,4903 0,9303 0,2815
439 2,4774 2,3097 2,0477 1,8569 1,4979 0,9318 0,2789
440 2,4934 2,3154 2,0646 1,8655 1,5012 0,9324 0,2756
441 2,5115 2,3331 2,0744 1,8732 1,5054 0,9328 0,2723
442 2,5156 2,3411 2,0787 1,8715 1,5066 0,9324 0,2691
443 2,5489 2,3263 2,0818 1,8775 1,5119 0,932 0,2655
444 2,5222 2,3449 2,0885 1,8794 1,5133 0,93 0,2618
445 2,5142 2,3361 2,0807 1,8794 1,5099 0,9282 0,258
446 2,5463 2,3428 2,0905 1,888 1,5092 0,9252 0,2543
447 2,5223 2,3527 2,0814 1,8781 1,5072 0,9227 0,2504
448 2,5379 2,3317 2,0841 1,8782 1,5054 0,9186 0,2464
449 2,5172 2,3392 2,0725 1,877 1,5005 0,9147 0,2422
450 2,5172 2,3304 2,0727 1,8662 1,494 0,909 0,2379
451 2,5231 2,3206 2,0701 1,8626 1,4908 0,9046 0,2337
452 2,4976 2,3315 2,0606 1,8572 1,4846 0,8986 0,2294
453 2,4936 2,2967 2,0533 1,8431 1,475 0,8918 0,225
454 2,5031 2,2759 2,0417 1,8401 1,4681 0,8855 0,221
455 2,4637 2,29 2,0205 1,8219 1,4574 0,8783 0,2165
456 2,4556 2,2671 2,0143 1,8122 1,4466 0,87 0,2122
457 2,4175 2,2499 1,9993 1,7979 1,4377 0,8619 0,2078
458 2,4169 2,2318 1,9838 1,7832 1,4212 0,853 0,2038
459 2,4151 2,2077 1,9721 1,769 1,4078 0,8438 0,1995
460 2,3352 2,1908 1,9486 1,7517 1,3955 0,8344 0,1951
461 2,3449 2,1782 1,9289 1,7289 1,3797 0,8236 0,191
462 2,3328 2,1368 1,9106 1,7126 1,3619 0,8134 0,1864
463 2,2903 2,1193 1,8796 1,6917 1,3488 0,802 0,1824
464 2,2654 2,0951 1,8617 1,6691 1,3309 0,7908 0,178
465 2,2269 2,0598 1,8341 1,6491 1,3124 0,7789 0,1735
466 2,2057 2,0397 1,8085 1,6207 1,2933 0,7665 0,1691
467 2,1742 2,0034 1,7831 1,6007 1,2747 0,7544 0,1649
468 2,1394 1,9823 1,7568 1,5783 1,2543 0,7413 0,1608
469 2,1063 1,9522 1,7293 1,5515 1,2327 0,7288 0,1564
470 1,9804 1,8481 1,6629 1,5025 1,205 0,7161 0,1532
471 1,9464 1,8152 1,6271 1,4692 1,1782 0,6984 0,1474
472 1,9194 1,7844 1,6032 1,445 1,1577 0,6852 0,1432
473 1,8865 1,7562 1,5752 1,4209 1,1373 0,6719 0,139
474 1,849 1,7274 1,5496 1,395 1,116 0,6583 0,1349
475 1,8236 1,6955 1,5226 1,3699 1,0948 0,6451 0,131
476 1,7919 1,6693 1,4908 1,3432 1,0732 0,6312 0,1269
477 1,7608 1,6362 1,4618 1,3154 1,0503 0,6174 0,1231
478 1,7247 1,6017 1,433 1,2885 1,0286 0,6035 0,1194
479 1,6909 1,5688 1,4016 1,2607 1,0057 0,5893 0,1156
480 1,6546 1,5339 1,3715 1,2322 0,983 0,5752 0,1122
481 1,6182 1,4993 1,3399 1,2043 0,9599 0,5613 0,1088
482 1,582 1,4658 1,3078 1,1751 0,937 0,5472 0,1053
483 1,5459 1,43 1,2775 1,1462 0,914 0,5336 0,1021
484 1,5093 1,3955 1,2459 1,1183 0,8913 0,5201 0,0993
485 1,4705 1,3605 1,2148 1,0888 0,8682 0,5064 0,0964
486 1,4347 1,3258 1,1831 1,0616 0,8462 0,4931 0,0938
487 1,3972 1,2914 1,1518 1,0332 0,8238 0,4802 0,0913
488 1,3607 1,2574 1,122 1,0055 0,802 0,4674 0,0889
489 1,3244 1,2234 1,091 0,9786 0,7806 0,4549 0,0867
490 1,2875 1,1898 1,0605 0,9509 0,7589 0,4423 0,0846
491 1,2515 1,1545 1,0304 0,9238 0,7374 0,4298 0,0827
492 1,2145 1,1214 1,0002 0,8969 0,7163 0,4177 0,0808
493 1,1781 1,0879 0,9708 0,8702 0,6954 0,4059 0,0792
494 1,1429 1,0546 0,941 0,844 0,675 0,3942 0,0776
495 1,107 1,0223 0,9123 0,8181 0,6547 0,3829 0,0762
496 1,0724 0,99 0,884 0,7924 0,6347 0,3718 0,075
497 1,0382 0,9579 0,8555 0,7675 0,6152 0,3608 0,0738
498 1,0043 0,9269 0,828 0,7428 0,5961 0,3502 0,0728
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644 0,029 0,048 0,0701 0,0939 0,1307 0,1784 0,215
645 0,0287 0,0474 0,0692 0,0928 0,1292 0,1763 0,2123
646 0,0283 0,0466 0,0683 0,0916 0,1275 0,1739 0,2095
647 0,0279 0,046 0,0674 0,0904 0,1259 0,1716 0,2067
648 0,0275 0,0453 0,0664 0,089 0,124 0,169 0,2036
649 0,0271 0,0446 0,0654 0,0876 0,1222 0,1664 0,2005
650 0,0266 0,0438 0,0644 0,0862 0,1203 0,1639 0,1972
651 0,0261 0,043 0,0632 0,0846 0,1182 0,161 0,1938
652 0,0256 0,0422 0,0621 0,0832 0,1162 0,1581 0,1903
653 0,0251 0,0414 0,061 0,0816 0,1142 0,1553 0,1868
654 0,0247 0,0406 0,0599 0,0801 0,1121 0,1524 0,1832
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659 0,0222 0,0364 0,054 0,0723 0,1017 0,1378 0,1654
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767 -0,0038 -0,0051 -0,0013 -0,0013 0,005 0,0028 0,0002
768 -0,0038 -0,0052 -0,0013 -0,0014 0,0049 0,0026 -0,0001
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770 -0,0038 -0,0052 -0,0014 -0,0015 0,0048 0,0024 -0,0004
771 -0,0038 -0,0053 -0,0014 -0,0016 0,0047 0,0023 -0,0006
772 -0,0039 -0,0053 -0,0015 -0,0016 0,0046 0,0021 -0,0007
773 -0,0039 -0,0053 -0,0015 -0,0017 0,0045 0,0021 -0,0008
774 -0,0038 -0,0053 -0,0015 -0,0017 0,0044 0,002 -0,001
775 -0,0038 -0,0053 -0,0016 -0,0017 0,0044 0,0018 -0,0011
776 -0,0038 -0,0053 -0,0016 -0,0018 0,0043 0,0018 -0,0011
777 -0,0038 -0,0053 -0,0016 -0,0018 0,0043 0,0017 -0,0013
778 -0,0037 -0,0053 -0,0015 -0,0018 0,0044 0,0017 -0,0013
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783 -0,0036 -0,0052 -0,0015 -0,0018 0,0042 0,0015 -0,0017
784 -0,0035 -0,0051 -0,0015 -0,0018 0,0042 0,0015 -0,0016
785 -0,0035 -0,005 -0,0014 -0,0018 0,0043 0,0014 -0,0017
786 -0,0035 -0,005 -0,0014 -0,0017 0,0043 0,0015 -0,0017
787 -0,0033 -0,005 -0,0013 -0,0017 0,0043 0,0014 -0,0017
788 -0,0034 -0,0049 -0,0013 -0,0017 0,0044 0,0015 -0,0017
789 -0,0033 -0,0048 -0,0012 -0,0016 0,0044 0,0015 -0,0017
790 -0,0032 -0,0047 -0,0012 -0,0016 0,0045 0,0015 -0,0017
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792 -0,0031 -0,0047 -0,0012 -0,0015 0,0045 0,0015 -0,0017
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800 -0,0026 -0,004 -0,0006 -0,001 0,0049 0,0019 -0,0015