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Consultar: Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica

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Ttulo [PT]: Decomposio fotocataltica de efluente de celulose e papel
Ttulo [EN]: Photocatalytic decomposition of pulp and paper wastewater
Autor(es): Rubiane Ganascim Marques
Palavras-chave [PT]:

Dixido de titnio. Pentxido de nibio. xido de zinco. Efluente de celulose e papel. Fotocatlise. Brasil.
Palavras-chave [EN]:
Titanium dioxide. Niobium pentoxide. Zinc oxide. Pulp and paper wastewater. Photocatalysis. Brazil.
rea de concentrao: Desenvolvimento de Processos
Titulao: Doutor em Engenharia Qumica
Banca:
Nadia Regina Camargo Fernandes Machado [Orientador]
Ana Maria Ferrari Lima - UTFPR
Giane Gonalves Lenzi - UTFPR
Mara Heloisa Neves Olsen Scaliante - UEM
Valmir Calsavara - UEM
Veronice Slusarski Santana - UNIOESTE
Resumo:
Resumo: A indstria de celulose e papel apresenta um efluente com uma elevada carga orgnica e alta colorao. Os tratamentos convencionais so eficientes para reduo de DQO e DBO do efluente, mas mesmo aps tratamento biolgico, o efluente apresenta uma elevada colorao. Muitas indstrias j esto utilizando tcnicas de tratamento tercirio de efluentes, como a ultrafiltrao. Uma outra alternativa a fotocatlise. O presente trabalho teve como objetivo o estudo da degradao fotocataltica de efluente de uma indstria integrada de produo de celulose e papel aps o tratamento biolgico. Como catalisadores foram utilizados: TiO2, Nb2O5 e ZnO calcinados a 500, 700 e 1000oC; TiO2 sintetizado pela metodologia sol gel, em suspenso e suportado em esferas de vidro ou zelita NaX, e TiO2, ZnO e Nb2O5 impregnados com ferro e prata. Os catalisadores foram caracterizados por DRX, MEV, espectroscopia fotoacstica, DTP/NH3 e anlise textural. As caracterizaes permitiram explicar os resultados do desempenho dos catalisadores. A temperatura de calcinao alterou a rea superficial dos catalisadores, e levou mudana de fase cristalina do dixido de titnio quando calcinado a 1000C. A impregnao de Ag2O e Fe2O3 nos catalisadores acarretou num aumento da rea superficial em quase todos os xidos, s no ocorrendo para o Ag2O/Nb2O5. A dopagem com os xidos de ferro e prata tambm levou a uma diminuio da energia de "band gap" dos catalisadores em relao aos xidos semicondutores puros. Testes preliminares com objetivo de avaliar a influncia da radiao e calcinao no processo foram realizados em reator batelada e a reao foi acompanhada pela reduo da concentrao de lignina/clorolignina. Verificou-se que a melhor temperatura de calcinao foi de 500 C e a potncia de 250 W com radiao UV. Com as condies de calcinao e potncia do sistema reacional otimizadas, foi avaliado o desempenho dos catalisadores com e sem impregnao, sob radiao 250W, visvel ou UV. O desempenho dos catalisadores foi acompanhado atravs da reduo de DQO e cor do efluente. Foi observado que o Ag2O/ZnO apresentou a melhor atividade para reduo de DQO sob radiao visvel e para a cor, ZnO sob radiao UV foi a melhor condio. Para avaliar a eficincia dos catalisadores sintetizados pelo mtodo sol-gel, TiO2, TiO2/vidro e TiO2/NaX, foi escolhida a radiao UV, 250W, j que esta foi mais efetiva para o dixido de titnio comercial. Verificou-se que o dixido de titnio em suspenso teve um melhor desempenho que os suportados. Para a avaliao do efeito da homogeneizao do meio reacional, foram realizados testes com o dixido de titnio, sob irradiao UV e visvel, em um reator batelada com 100% de reciclo. Observou-se que a melhoria da mistura levou a uma maior degradao do efluente quando comparado ao teste sem reciclo. Os catalisadores reduziram parcialmente a carga orgnica e a cor real do efluente, abaixo das especificaes de lanamento em rios, podendo ser uma alternativa para o polimento do efluente.

Abstract: The pulp and paper industry presents an effluent with a high organic load and high color. Conventional treatments are effective to reduce COD and BOD of the effluent, but even after biological treatment, the effluent is highly colored. Many industries are already using techniques of tertiary wastewater treatment, as ultrafiltration. Another alternative is photocatalysis. The present work aimed to study the photocatalytic degradation of the effluent from an integrated pulp and paper industry after the biological treatment. The catalysts used were: TiO2, Nb2O5, ZnO calcined at 500, 700 and 1000 oC; TiO2 synthesized by sol-gel methodology, suspended and supported on glass beads or NaX zeolite and TiO2, ZnO and Nb2O5 impregnated with iron and silver oxides. The catalysts were characterized by XRD, SEM, photoacoustic spectroscopy, TPD/NH3 and textural analysis. It was found that the calcination temperature changed the surface area of the catalysts, and led to the change of crystalline phase of titanium dioxide when calcined at 1000 C. The impregnation of Ag2O and Fe2O3 on the catalyst resulted in an increase in surface area in all oxides but not to Ag2O/Nb2O5. Doping with iron and silver oxides also led to a decrease in energy band gap of the catalysts with respect to oxide semiconductors. Preliminary tests to evaluate the influence of radiation and calcination process were carried out in batch reactor and the reaction was accompanied by the reduction of lignin/chlorine-lignin. It was found that the best results were: calcination temperature of 500 C and radiation of 250 W UV. After the optimization of the calcination conditions and power at the reaction system, the performance of the catalysts with and without impregnation was evaluated under 250W, UV or visible radiation. The performance of the catalysts was evaluated by the reduction of color and COD of the effluent. It was observed that Ag2O/ZnO showed the best activity for COD reduction under visible radiation while, for color, ZnO/UV radiation was the best condition. In other to evaluate the efficiency of the catalysts synthesized by sol-gel methodology, TiO2, TiO2/glass and TiO2/NaX, UV radiation was chosen as this was more effective for commercial titanium dioxide. It was found that the titanium dioxide
in suspension had a better performance than those supported. In order to evaluate the effect of homogenizing the reaction medium, test were carried out using TiO2, Ag2O/TiO2 and Fe2O3/TiO2 under UV and visible radiation in a batch reactor with 100% recycle. It was observed that better mixture led to increased degradation when compared with the test without recycle. The catalysts reduced partially the organic load and the real color of the effluent, which were below the specifications for in rivers, so they could be an alternative
for effluent polishing.
Data da defesa: 08/08/2014
Cdigo: vtls000222893
Informaes adicionais:
Idioma: Portugus
Data de Publicao: 2014
Local de Publicao: Maring, PR
Orientador: Prof. Dr. Nadia Regina Camargo Fernandes Machado
Co-Orientador: Prof. Dr. Veronice Slusarski Santana
Instituio: Universidade Estadual de Maring. Centro de Tecnologia Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica
Nvel: Tese (doutorado em Engenharia Qumica)
UEM: Departamento de Engenharia Qumica

Responsavel: elaine
Categoria: Aplicao
Formato: Documento PDF
Arquivo: TESE RUBIANE GANASCIM MARQUES.pdf
Tamanho: 9315 Kb (9539049 bytes)
Criado: 04-08-2016 16:27
Atualizado: 04-08-2016 16:34
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