Development and characterization of an electrolytic reactor for disinfection of water contaminated with escherichia coli

Autor: MEDEIROS, Mariana Rodrigues de.
Přispěvatelé: FRANÇA, Kepler Borges., PEARSON, Howard William., FARIAS NETO, Severino Rodrigues de., LABORDE, Hervé Michel., VIEIRA, Fernando Fernandes.
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)
instacron:UFCG
Popis: Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-08-16T17:40:05Z No. of bitstreams: 1 MARIANA RODRIGUES DE MEDEIROS – TESE (PPGEQ) 2018.pdf: 3274227 bytes, checksum: 32fe55d706b3471787e10976b906a72f (MD5) Made available in DSpace on 2018-08-16T17:40:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MARIANA RODRIGUES DE MEDEIROS – TESE (PPGEQ) 2018.pdf: 3274227 bytes, checksum: 32fe55d706b3471787e10976b906a72f (MD5) Previous issue date: 2018-04-10 Capes A inativação de bactérias patogênicas é um requisito fundamental no tratamento de água potável. Os avanços na pesquisa de tratamento de água têm sido direcionados para a aplicação de tecnologias que usam menos reagentes químicos, reduzindo assim a formação de subprodutos tóxicos e reduzindo o tempo de operação. Para tanto, objetivou-se projetar e avaliar a eficiência de um reator eletrolítico de bancada, composto pelo par de eletrodos: esponja de níquel (ânodo) e fibra de carbono (cátodo), operando de forma contínua, na desinfecção da bactéria indicadora Escherichia coli (E. coli). Inicialmente, os ensaios foram realizados com água de abastecimento público do LABDES/UFCG, contaminada em laboratório com uma concentração constante, avaliando os efeitos da aplicação das diferenças de potenciais (ddp) de 3,0 V, 5,0 V, 7,0 V e 9,0 V nos respectivos tempos médios de residência (tm): 46,8 s, 65,4 s, 82,2 s e 121,8 s, estimados experimentalmente através do método de injeção de uma solução traçadora (NaCl), nas vazões de 0,5, 1,0, 1,5 e 2,0 L.min-1, respectivamente, nos parâmetros físico-químicos e na desinfecção de E. coli dessa água. Posteriormente, foi proposto o estudo do desempenho do reator em relação aos mesmos parâmetros (condutividade elétrica, pH, turbidez e cor), acrescentando a análise de concentração de cloreto (Cl-). Nessa etapa, foram consideradas maiores faixas de ddp e um tempo médio de residência constante (121,8s), e avaliando diferentes tipos de águas (deionizada, solução de NaCl, água de abastecimento público de Campina Grande) sem e com contaminação de E. coli. Os resultados obtidos, em termos de percentuais de desinfecção de E. coli na água do LABDES, mostraram que sob as ddp de 5,0 e 7,0 V, esses percentuais foram de 99,84 e 99,40%, respectivamente para o maior tempo de residência (121,8 s). Nos experimentos realizados com as outras águas, chegou-se a 100% de desinfecção de E. coli na solução de NaCl contaminada com 103UFC.mL-1, nas densidades de corrente de 9,4 e 11,89 mA.cm-2, respectivamente, e na água de abastecimento público de Campina Grande nessa mesma ordem de concentração de bactéria, a desinfecção se mostrou 100% eficaz nas densidades de corrente de 9,92, 11,1 e 11,7 mA.cm-2. Os resultados mostram que a proposta do trabalho em remover grande parte ou 100% de E. coli de águas, principalmente as águas de consumo humano, foi alcançada. Inactivation of pathogenic bacteria is a fundamental requirement in the treatment of drinking water. Advances in water treatment research have been directed toward the application of technologies that use fewer chemical reagents, thereby reducing the formation of toxic byproducts and reducing the time of operation. The objective of this study was to design and evaluate the efficiency of an electrolytic bench reactor composed of the electrode pair: nickel sponge (anode) and carbon fiber (cathode), continuously operating in the disinfection of the indicator bacterium Escherichia coli (E. coli). Initially, the tests were carried out with LABDES / UFCG public contaminated water in a laboratory with a constant concentration, evaluating the effects of applying the potential differences (ddp) of 3.0 V, 5.0 V, 7.0 V and 9,0 V in the respective average residence times (tm): 46.8 s, 65.4 s, 82.2 s and 121.8 s, estimated experimentally by the method of injection of a tracer solution (NaCl) at the flow rates of 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 L.min-1, respectively, in the physico-chemical parameters and in the disinfection of E. coli from this water. Subsequently, it was proposed to study the performance of the reactor in relation to the same parameters (electrical conductivity, pH, turbidity and color), adding the analysis of chloride concentration (Cl-). In this step, we considered greater ranges of ddp and a mean constant residence time (121.8s), and evaluating different types of water (deionized, NaCl solution, public supply water of Campina Grande) without and with E. contamination. coli. The results obtained, in terms of percentages of disinfection of E. coli in LABDES water, showed that under the ddp of 5.0 and 7.0 V, these percentages were 99.84 and 99.40%, respectively, for the highest time of residence (121.8 s). In the experiments performed with the other waters, 100% disinfection of E. coli was achieved in NaCl solution contaminated with 103 CFU.mL -1, at current densities of 9.4 and 11.89 mA.cm-2, respectively, and in the public supply water of Campina Grande in the same order of concentration of bacteria, disinfection was 100% efficient at current densities of 9.92, 11.1 and 11.7 mA.cm-2. The results show that the proposal of the work to remove much or 100% of E. coli from waters, mainly waters of human consumption, was reached.
Databáze: OpenAIRE
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