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Consultar: Programa de Pós-Graduação em Química

Título [PT]: Estudo combinado de eletrocoagulação : flotação seguido de fotocatálise em efluentes de indústria de papel e celulose, e de indústria de fármacos e comésticos
Autor(es): Marcela Boroski
Palavras-chave [PT]:

Eletrocoagulação. Química. Efluentes industriais. Descontaminação. Indústria de papel e celulose. Tratamento de efluentes. Indústria farmacêutica. Fotocatálise. Dióxido de titânio. Flotação. Fotocatálise heterogênea. Indústria de fármacos e cosméticos. Efluente.

Electrocoagulation. Flotation. Heterogeneus photocatalysis. Paper industry. Pharmaceutical industry. Effluent.

Noboru Hioka [Orientador] - UEM Edivaldo Egea Garcia - UEM Sonia Regina Giancoli Barreto - UEL

Resumo: O presente trabalho teve como objetivo tratar duas distintas matrizes de efluentes poluidores em águas: (1) a proveniente de indústria de papel e celulose e (2) a de indústria de fármacos e cosméticos. Nesses efluentes foram aplicados dois tratamentos combinados: a eletrocoagulação - flotação (EF) seguida de fotocatálise heterogênea. No caso da indústria de papel as amostras foram coletadas após a etapa de branqueamento das fibras, enquanto que na indústria de fármacos, coletaram-se amostras da última lagoa de tratamento biológico da empresa. Na EF estudaram-se os efeitos de pH inicial e tempo de reação empregando-se eletrodos de ferro (ânodo e cátodo), sendo que para o efluente de indústria de papel usaram-se, adicionalmente, eletrodos de alumínio (ânodo e cátodo). Nos estudos de fotocatálise heterogênea empregou-se o sistema UV/TiO2/H2O2 variando-se pH, concentrações de TiO2 e H2O2, e tempo de reação. Para avaliar o grau de eficiência dos tratamentos, efetuaram-se determinações analíticas das espécies presentes sendo que para a análise estatística dos dados utilizou-se o programa Statistica® 5.0 (teste Tuckey P<0,05). Aplicando-se a EF/Fe (eletrocoagulação com eletrodos de Fe) por 30 min e pH inicial 6,0 no efluente da indústria de papel, a redução de turbidez foi maior do que a obtida com eletrodos de Al no mesmo intervalo de tempo; adicionalmente com os eletrodos de Fe a DQO foi reduzida de 50 a 60% em relação ao efluente in natura, e para valores acima de 60% de redução para íons inorgânicos como sulfatos e espécies nitrogenadas. Para o efluente da indústria de fármacos, após 90 minutos de reação utilizando EF/Fe, a redução de DQO foi de 80 a 90% em relação ao efluente in natura, além de diminuir significativamente a quantidade de espécies nitrogenadas e íons sulfato. Na seqüência, após o tratamento por EF em ambos os rejeitos industriais, aplicou-se a fotocatálise heterogênea. Para o efluente da indústria papeleira utilizou-se 0,25 g L-1 de TiO2, 50 mmol L-1 de H2O2, pH 3,0 obtendo-se, após 4 h de fotocatálise, redução de DQO superior a 80% em relação ao in natura. Dados de mineralização, bem como a redução de DQO e formação de 26% de íons sulfato indicam que a fotocatálise conduz a uma boa degradação dos contaminantes orgânicos. Para o efluente da indústria farmacêutica as condições otimizadas foram 0,25 g L-1 de TiO2, 10 mmol L-1 de H2O2 e pH 3,0. A DQO da amostra, por exemplo, apos 90 minutos de EF foi de 97 mg L-1 e, na seqüência ao submeter essa amostra à 5h de fotocatálíse, esta foi reduzida a 50 mg L-1. Assim o tratamento combinado proposto mostrou-se bastante eficiente na redução da carga orgânica e de compostos biorefratários presentes nos efluentes aquosos das duas indústrias estudadas. Após os tratamentos realizados nos efluentes da indústria de papel e celulose o índice de biodegradabilidade aumentou de 0,15 (amostra in natural para 0,48 após a EF e 0,89 após 4 h de fotocatálise; testes de bio-toxicidade utilizando Artemia salina reafirmaram a eficiência dos tratamentos reduzindo a mortalidade percentual da população de micro-crustáceos, sendo de: 97 % o valor obtido para o efluente in natura; 33 % após a EF e 19 % de mortalidade na água submetida ao tratamento combinado. Neste efluente da indústria de papel estudou-se também o efeito da concentração de cloreto de sódio no tempo de EF, sendo este reduzido de 30 min para 10 min após a adição de 5 g L-1 do sal. Assim demonstrou-se que a associação dos dois tratamentos, EF seguida por fotocatálise nos dois efluentes investigados, pode vir a ser um excelente método industrial em beneficio do meio ambiente. Abstract: The aim of the present work is to treat two distinct matrices effluent whose wastewater usually promote natural water pollution: effluent proceeding from an industty of paper and pulp, and from industry of pharmaceutical and cosmetics, through two combined methods, the electrocoagulation - flotation (EF) followed by heterogeneous photo-catalysis. To the paper industry the samples were collected after the fibers bleaching step, while in the pharmaceutical industty, the samples were withdraw from the last lagoon of the biological treatment system. In EF the effect of the initial pH and re-action time were studied using iron electrodes (anode and cathode), represented as EF/Fe, however for the paper industty effluent, additionally aluminum electrodes was employed (anode and cathode), both EF/Fe and EF/Al. In the studies of heterogeneous photo-catalysis the UV/TiO2/H2O2 system was employed vatying pH, reaction time, TiO2 and H2O2 concentrations. To evaluate the treatments efficiency level analytical determinations were performed and for the statistical data analysis the software Statistica® 5.0 was used (Tuckey test P<0.05). To the wastewater of paper industry, after 30 min of EF/Fe at initial pH 6.0 the turbidity reduction was greater man that with EF/Al; additionally the COD was reduced to 50 - 60 % (in comparison on in natura sample) and for inorganic compounds like sulphates and nitro-compounds the reduction was higher than 60 %. For the pharmaceutical industry wastewater, afier 90 minutes of reaction employing EF/Fe, the COD reduction was 80 90 % (compared to in natura) and was; observed a high reduction of nitro compounds percentage. In the sequence after the EF treatment, tor both industrial effluents was applied the heterogeneous photo-catalysis process using UV/TiO2. For the effluent from the paper industty was applied 0.25 g L-1 de TiO2, pH 3.0, 50 mmol L-1 of H2O2 and 4 h of irradiation, which resulted in 80 % of COD reduction. The diminution of contaminants levels based on COD values and a formation of 26 % of sulphate suggests that the photo-catalysis is a good method to led organic substanees to mineralization. For the wastewater of pharmaceutical industry, the optimized experimental conditions were 0.25 g L-1 of TiO2, pH= 3.0 and 10 mmol L-1 of H2O2. For example, the COD of the sample after 90 minutes of EC was 97 mg L-1 and in this sample submitted to the combined treatment the COD was reduced to 50 mg L-1. Therefore the combination of these two aqueous effluent treatments demonstrated high efficacy to diminish organic substances and bio-refractive compounds of wastewater from both industries. To the effluent of paper industty the biodegradability index increased from 0.15 (sample in natura) to 0.48 after EF and 0.89 after the combined treatments; bioassays of water toxicity with Artemia salina micro-crustaceous reinforced that the treated effluent became less polluted/toxic, reducing the percentage of crustaceous death, which were: 97 % (value for effluent in natura), 33 % after EF and 19 % after 6 h of photo-catalysis. For effluents of industry of paper it was also investigated the effect of the sodium chloride concentration in the EF process; to reach the same treatment level the time of EF was reduced from 30 min to 10 min after addition of 5 g L-1 of salt. This work shows that the association of these two processes, EF followed by photo-catalysis, is an interesting methodology to treat wastewater effluent from both industries.

Idioma: Português Data de Publicação: 2007 Local de Publicação: Maringá, PR Orientador: Prof. Dr. Noboru Hioka Co-Orientador: Prof. Dr. Jorge Nozaki (in memoriam) Instituição: Universidade Estadual de Maringá. Departamento de Química Nível: Dissertação (mestrado em Química)/ UEM: Programa de Pós-Graduação em Química

Responsavel: inez
Categoria: Aplicação
Formato: Documento PDF
Arquivo: Marcela Boroski - Dissertacao.pdf
Tamanho: 1998 Kb (2046406 bytes)
Criado: 19-04-2011 08:25
Atualizado: 19-04-2011 08:33
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