Tratamento do efluente aquoso da indústria de papel e celulose por coagulação e floculação seguido de fotocatálise com TiO2/H2O2

Autor: Rodrigues, Angela Claudia
Přispěvatelé: Norobu Hioka, Ervim Lenzi - UEM, Ieda Spacino Scarminio - UEL
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2007
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
Universidade Estadual de Maringá (UEM)
instacron:UEM
Popis: The fresh water is limited in the nature and has been contaminated by the industrial and domestic wastewaters. The cellulose and paper industries are considered one of the largest sources of aquatic pollution by generating a great amount of water containing lignin and theirs compounds, which shows high chemical oxygen demand (COD) and low biodegradability. The aim of the present work was to increase the purification of the coming eflluent from the bleaching process of the cellulose industry using a combination of two treatments. Firstly was investigated the coagulation and flocculation process by ferric chloride and ferric sulfate (separately) as coagulants and the chitosan as auxiliary polyelectrolyte in the coagulation. Secondly, the photocatalysis of the sobrenadant eflluent generated in the first treatment was realized. In the illumination studies were employed lamps of mereury's vapor (3x of 250 W) and the UV/TiO2/H2O2 system. In the coagulation/flocculation, the statistic analysis shows that the ferric chloride was significantly more efficient than the ferric sulfate, and the best experimental conditions for the treatment were: 80.0 mg L-1 of FeCl3, 50.0 mg L-1 of chitosan and pH = 6.0. When the coagulation was performed with FeCl3 alone (pH = 6.0), the reduction of COD and turbidity are 54 and 75 % respectively; also a high inorganic ions removal was observed. The absorbance reduction is 90 % in the visible region and 70 to 80 % for wavelengths corresponding to the aliphatic groups and aromatics rings (254, 280 and 310 nm). With the addition of 50 mg L-1 of chitosan, an increasing inorganic ions removal and a larger reduction of the turbidity (from 75 % to 90 %) were noticed, although no expressive decrease of COD and absorbance were observed. In the photocatalysis treatment, the process optimization was obtained with 0,50 g L-1 of TiO2, 10 mmol L-1 of H2O2 and pH = 3.0. The formation of sol- ions was observed due to the degradation of suspended organic matter. After 6 hours of irradiation the reduction of COD was 81 %. The reduction of the absorbance in the region related to aromatic and conjugated aliphatic groups happened up to 120 min of irradiation, decreasing 94 %; the kinetic profile obeys a first-order reactions law and the t1/2 was smaller than 30 minutes for intensities monitored at wavelengths of aromatic region. For the visible wavelength region the absorption decreased to zero and was very fast, indeed, not allowing obtain reliable numeric results. The toxicity studies employing Artemia salina organisms as bio-assays indicated that after the treatments an expressive decrease of toxic pollutants in the water eflluents, mainly after the process combination. It can be affirmed that the process realized in association and in the sequence using optimized experimental procedures as investigated would provided good results. This fact is reaffirmed by the transparency and absence of colors and odor in the treated water. A água doce tem sua disponibilidade limitada na natureza e tem sido contaminada pelos despejos industriais e domésticos. As indústrias de papel e celulose constituem uma das maiores fontes de poluição aquática por gerar um grande volume de efluente contendo lignina e seus derivados, que são compostos com alta DQO (demanda química de oxigênio) e baixos índices de biodegradabilidade. Os objetivos do presente trabalho foram pesquisar o aumento da eficiência da purificação do efluente proveniente do processo de branqueamento da indústria de papel e celulose empregando-se uma combinação de dois tratamentos conjugados: a coagulação e floculação do cloreto férrico e o sulfato férrico, separadamente, e a quitosana como polieletrólito auxiliar; e fotocatálise do sobrenadante do efluente gerado do primeiro tratamento, utilizando-se lâmpadas de vapor de mercúrio (3x de 250 W) e o sistema UV/TiO2/H2O2. Verificou-se que na coagulação/floculação, o cloreto férrico apresentou maior eficiênica que o sulfato férrico e as melhores condições experimentais para o tratamento foram: 80,0 mg L-1 de FeCl3, 50,0 mg L-1 de quitosana e pH = 6,0. Realizando-se a coagulação apenas com FeCl3 (pH= 6,0), obteve-se uma redução de DQO e turbidez de, respectivamente, 54 e 75%; houve também alta remoção de íons inorgânicos. A redução de absorvância foi de 90 % na região do visível e entre 70 a 80 % para comprimentos de onda correspondentes a cadeias alifáticas e anéis aromáticos (254, 280 e 310 nm). Com a adição de 50 mg L-1 de quitosana ocorreu um aumento na retirada dos íons inorgânicos e uma maior redução da turbidez (de 75 % para 90 % de redução), porém sem diminuição expressiva da DQO e da absorvância. No tratamento do sobrenadante da etapa anterior por fotocatálise, a otimização do processo foi obtida com 0,50 g L-1 de TiO2, 10 mmol L-1 de H2O2 e pH= 3,0. No tratamento observou-se a formação de íons SO42- decorrente da degradação de matéria orgânica suspensa. Após 6 horas de irradiação, a redução da DQO foi de 81 %. A redução da absorvância nas regiões relativas a grupos aromáticos e alifáticos conjugados ocorreu até 120 min de irradiação, tendo diminuição de 94 %; o perfil cinético resultante foi o de reações de primeira-ordem sendo o t1/2 menor que 30 minutos para intensidades monitoradas em comprimentos de onda correspondentes a anéis aromáticos. Para a região do visível, além da absorção diminuir à intensidade zero, esta foi muito rápida não permitindo obter dados numéricos confiáveis. Os estudos de bio-toxicidade através do micro-crustáceo Artemia salina indicaram que após os tratamentos houve uma expressiva diminuição de compostos tóxicos nos efluentes, destacando-se principalmente os bons resultados após os tratamentos conjugados. Ao final, pode se afirmar que os processos realizados em associação e na seqüência com as condições otimizadas propostas levaram a bons resultados, fato este que pode ser reafirmado pela transparência e ausência de cor e odor na água tratada. v, 68 f
Databáze: OpenAIRE
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