Degradação de resíduos provenientes da queima de óleo combustível em termoelétricas, utilizando processos oxidativos avançados

Autor: SALGADO, Júlia Barbosa de Almeida
Přispěvatelé: BARBOSA, Celmy Maria Bezerra de Menezes, BENACHOUR, Mohand, SILVA, Valdinete Lins da
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFPE
Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)
instacron:UFPE
Popis: Programa de Recursos Humanos ANP-PRH - ANP/MCT A industrialização e consumo de fontes não renováveis levam a um aumento na poluição ambiental e nas crises de energia que atingiram níveis altos. Além disso, resíduos industriais gerados são geralmente tóxicos e não biodegradáveis destacando, óleos, metais pesados e grande carga de compostos orgânicos. A matriz energética brasileira está baseada na produção de energia via geração hídrica e as usinas termoelétricas – UTE constituem a segunda fonte de geração de energia elétrica no Brasil. A utilização de óleo combustível em UTE gera borras oleosas, que devem ser tratadas, por conter carga orgânica tóxica. Os processos oxidativos avançados (POAs) apresentam-se como uma técnica ambientalmente mais limpa que propõe a remoção de muitos poluentes do ar, água e solos, como hidrocarbonetos de petróleo, e outros materiais orgânicos. Este estudo visou à caracterização física e química de borra de óleo combustível proveniente de uma UTE situada em João Pessoa-PB, bem como o uso de POAs para tratar os Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) presentes na borra. Foi realizada caracterização do material recebido: análise elementar, teor de cinzas, pH, teor de elementos presentes e quantificação das concentrações de HPAs. Catalisadores BiVO₄ e TiO₂ foram preparados pelo processo hidrotermal sendo a síntese do BiVO₄ feita em dois níveis de pH (2, 11), com caracterização empregando técnicas de medida de área superficial (BET), FTIR, MEV/EDS e TG/DTG. Foram preparadas misturas de BiVO₄ com TiO₂ em proporção mássica 80/20 com realização da mesma caracterização. Resultados da caracterização dos materiais mostrou a eficiência do método empregado na sua preparação, com formação dos óxidos e área superficial de acordo com a literatura. No estudo da degradação de HPAs da borra estudada, foram aplicados processo de Fotólise e POAs homogêneos: Fenton, foto-Fenton, além de POAs heterogêneos por fotocatálise e as radiações UV-A, UV-B, UV-C e sunlight. Melhores resultados foram encontrados no processo foto-Fenton, com ferro endógeno, com 56,77% de remoção de HPAs, com radiação sunlight e pH na faixa de 2-3. Para os processos heterogêneos a fotocatálise com radiação sunlight apresentou melhor resultado quando foram utilizados os catalisadores BiVO₄(pH2) (remoção de 78,95 %) e BiVO₄(pH2)/TiO₂ (remoção de 85,36 %). Um modelo cinético de pseudo-primeira ordem foi testado, sendo analisado a evolução temporal para Σ[HPAs] e para as concentrações de naftaleno, acenaftileno e acenafteno. O modelo apresentou ajuste satisfatório. No estudo da cinética global de ΣHPAs e das cinéticas dos componentes individuais acenaftileno e acenafteno, o fotocatalisador BiVO₄(pH2)/TiO₂ se mostrou mais eficiente e para misturas constituídas de naftaleno, o BiVO₄(pH2) apresentou-se como o melhor fotocatalisador. Estudo toxicológico foi realizado utilizando sementes espécies Lactuta Sativa L. (alface) e Coriandrum sativum (coentro) tendo sido verificado que a amostra de borra sem tratamento apresentou toxicidade significativa nas sementes estudadas, impedindo seu crescimento. Para o mesmo percentual de borra tratada foi observado uma diminuição na toxicidade desta em relação à borra sem tratamento, sendo esse valor mais significativo para a alface que o coentro. Industrialization and consumption of non-renewable sources lead to an increase in environmental pollution and energy crises that have reached high levels. In addition, industrial waste generated is generally toxic and non-biodegradable, highlighting, oils, heavy metals and large load of organic compounds. The Brazilian energy matrix is based on power generation through hydro generation and thermoelectric power plants – TPP’s constitute the second source of electricity generation in Brazil. The use of fuel oil in TPP’s generates oily sludge, which must be treated, as it contains toxic organic charge. Advanced oxidation processes (AOP’s) are presented as an environmentally cleaner technique that proposes the removal of many pollutants from air, water and soil such as petroleum hydrocarbons and other organic materials. This study aimed at the physical and chemical characterization of fuel oil sludge from a TPP located in João Pessoa-PB, as well as the use of POAs to treat the Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) present in the sludge. Characterization of the received material was performed: elemental analysis, ash content, pH, content of present elements and quantification of PAH concentrations. BiVO₄ and TiO₂ catalysts were prepared by the hydrothermal process and BiVO₄ synthesis was performed at two pH levels (2, 11), with characterization using surface area measurement (BET), FTIR, SEM / EDS and TG/DTG techniques. Mixtures of BiVO₄ with TiO₂ in 80/20 mass ratio were prepared with the same characterization. Results of the materials characterization showed the efficiency of the method employed in its preparation, with oxide formation and surface area according to the literature. n the study of the degradation of PHA’s from the studied sludge, were applied Photolysis process and homogeneous AOP’s: Fenton, photo-Fenton, as well as heterogeneous photocatalysis AOP’s and UV-A, UV-B, UV-C and sunlight radiation. Better results were found in the photo-Fenton process with endogenous iron, with 56.77% removal of PHAs, with sunlight radiation and pH in the range of 2-3. For heterogeneous processes sunlight photocatalysis showed better results when the catalysts were used BiVO₄(pH2) (78,95% removal) and BiVO₄(pH2)/TiO₂ (85,36% removal). A pseudo-first order kinetic model was tested, analyzing the temporal evolution for Σ [HPAs] and for the concentrations of naphthalene, acenaphthene and acenaphthen. The model presented satisfactory fit. In the study of the overall kinetics of ΣPAH’s and the kinetics of the individual acenaphthene and acenaphthene components, the BiVO₄(pH2)/TiO₂ photocatalyst was more efficient and for naphthalene mixtures, BiVO₄(pH2) was the best photocatalyst. A toxicological study was carried out using seeds Lactuta Sativa L. (lettuce) and Coriandrum sativum (coriander) seeds and it was verified that the untreated sludge sample showed significant toxicity in the studied seeds, preventing its growth. For the same percentage of treated sludge, it was observed a decrease in its toxicity in relation to untreated sludge, which is more significant for lettuce than coriander.
Databáze: OpenAIRE
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