II-120 REUTILIZAÇÃO DO BANHO RESIDUAL DE CURTIMENTO, UTILIZANDO TECNOLOGIA DE SEPARAÇÃO POR MEMBRANA
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1 II-120 REUTILIZAÇÃO DO BANHO RESIDUAL DE CURTIMENTO, UTILIZANDO TECNOLOGIA DE SEPARAÇÃO POR MEMBRANA Maria de Fátima Almeida Vieira (1) Graduada em Engenharia Química (DEQ/CCT/UFPB), Mestre em Engenharia Química (UFPB/Brasil) Área de Operações e Processos. Gerente Técnica da Área de Efluentes do SENAI CTCC Albano Franco PB Brasil. André Luiz Fiquene de Brito Mestre em Desenvolvimento e Meio Ambiente pela Universidade Federal da Paraíba UFPB/Universidade Estadual da Paraíba UEPB. Maria Angélica do Socorro Miná Costa Graduada em Engenharia Química pela Universidade Federal da Paraíba UFPB. Júlio Goldfarb Graduado em Bacharel em Física pela Universidade de São Paulo USP. Ana Maria Beserra Campos Graduada em Tecnologia Química Modalidade Couros e Tanantes pela Universidade Federal da Paraíba UFPB. Diane Leal Santos Graduada em Engenharia Química pela Universidade Federal da Paraíba UFPB. Scheherazade de Araújo Bastos Graduada em Tecnologia Química Modalidade Couros e Tanantes pela Universidade Federal da Paraíba UFPB. Endereço (1) : Rua Passa Tempo, Carmo-Sion - Belo Horizonte - MG - CEP: Brasil - Tel: (31) Rua Arquilino de Sousa Guimarães, 485 Santo Antônio Campina Grande Paraíba CEP: Brasil Tel: Fax: fatima.ctcc@uol.com.br RESUMO A indústria de curtume apresenta elevada carga orgânica e considerável quantidade de metais pesados gerados nos processos químicos de beneficiamento de peles e couros. Nos últimos anos tem-se desenvolvido tecnologias limpas menos agressivas ao meio ambiente para este setor industrial. A reutilização do banho gerado no processo de curtimento ao cromo contribui na redução do lançamento de metais pesados ao meio ambiente e na economia de insumos químicos. Os resultados da identificação das características físicoquímicas do banho residual de curtimento, do couro em estado wet-blue e acabado, obtidos com reutilização do banho residual de curtimento ao cromo, após ter sido submetido à aplicação da tecnologia de separação por membrana, bem como os resultados do sistema de pré-tratamento e dos parâmetros avaliativos da unidade de ultrafiltração, estão relatados e discutidos neste trabalho. De acordo com os resultados alcançados foi possível constatar as melhores condições operacionais da unidade protótipo de ultrafiltração em função da porcentagem de rejeição de cromo, avaliar a viabilidade do sistema de pré-tratamento aplicado, a minimização de sais de cromo e cloreto de sódio em relação ao processamento das peles, a obtenção de um banho residual de curtimento menos agressivo ao meio ambiente e as condições físico-químicas e físicomecânicas do couro em estado wet-blue e acabado, respectivamente, as quais favoreceram resultados dentro das especificações para comercialização do couro wet-blue e acabado. PALAVRAS-CHAVE: Ultrafiltração, Cromo, Curtimento ao Cromo, Reutilização. INTRODUÇÃO A tecnologia para processamento em couro é conhecida e dominada mundialmente. Porém a necessidade de diminuir a poluição gerada pelos despejos líquidos, mantendo a qualidade do couro produzido, tem originado tecnologias alternativas de produção menos agressivas ao meio ambiente. Dentre os processos químicos ABES Trabalhos Técnicos 1
2 aplicados nas tecnologias de produção, tem-se o processo de curtimento, onde as peles são tratadas com substâncias curtentes que previnem a putrefação. Atualmente são largamente usados como substâncias curtentes sais de cromo, particularmente o sulfato básico de cromo. Os sais de cromo são caracterizados por alto índice de penetração dentro dos espaços interfibrilares das peles. Infelizmente, somente uma parte dos sais de cromo usado no processo de curtimento reage com as peles; a quantidade remanescente no banho residual de curtimento é normalmente enviada para uma planta de depuração, onde este banho passará por um tratamento físico-químico, ocorrendo remoção do cromo e posteriormente o descarte em forma de lodo. A reutilização do banho residual de curtimento, mostra uma redução considerável da carga tóxica, representada por elevadas concentrações de cromo trivalente, simplificando desta forma o processo de depuração do efluente oriundo do processo global da produção do couro e baixo teor de cromo no lodo, caracterizando-o como um resíduo sólido com grau de toxidez não elevado, podendo levar a liberação do seu uso para fins adequados. Atualmente em escala mundial, a tecnologia de separação por membrana através do contínuo aperfeiçoamento das membranas, vem sendo estudada como alternativa, para fins de uso na melhoria da qualidade do cromo reciclado ou dos métodos de recuperação do cromo. Neste trabalho aplicou-se a tecnologia de separação por membrana de ultrafiltração, no banho residual de curtimento a ser reutilizado no processo de curtimento do setor produtivo da indústria de curtume, objetivando prevenir a poluição gerada pelo cromo contido neste banho residual. MATERIAIS E MÉTODOS O trabalho experimental foi executado em duas etapas: na primeira, realizou-se processos de curtimento standard e a caracterização físico-química dos banhos residuais de curtimento destes processos, bem como a determinação dos parâmetros físico químicos dos couros wet-blue e ensaios físico-mecânicos nos couros acabados, para fins comparativos e estocagem dos banhos residuais de curtimento dos processos standard. Na segunda etapa, o banho residual de curtimento dos processos standard estocado foi submetido a um prétratamento através de sistema de ultrafiltração (Ver Figura 1) e à aplicação da tecnologia de separação por membrana através da unidade protótipo de ultrafiltração, na qual o banho circula pela membrana a uma determinada velocidade na direção tangencial à superfície filtrante, gerando um filtrado ( banho residual com baixo teor de cromo) e um concentrado ( banho residual a ser reutilizado com alto teor de cromo e baixo teor de impurezas e componentes indesejáveis) Ver Figura 2. Os testes na unidade protótipo de ultrafiltração foram realizados com pressões de 2, 3, 4, 5, 6 e 7 bar, e velocidades de rotação do motor de 550, 650, 750, 851 e 951 rpm, com período de filtração de 4 horas. Figura 1 Sistema de pré-filtragem Figura 2 Unidade protótipo de ultrafiltração O concentrado foi estocado e caracterizado fisicoquimicamente para ser reutilizados em processos de curtimento. Realizou-se quatro bateladas de processos de curtimento com reutilização do concentrado e foram 2 ABES Trabalhos Técnicos
3 avaliados nos couro wet-blue e acabado, obtidos destes processos, parâmetros físico-químicos e físicomecânicos, respectivamente. O banho residual de curtimento utilizado neste trabalho foi oriundo de uma técnica de processamento, sugerida pela Bayer, com pequenos ajustes realizados para facilitar a execução do mesmo. Foram utilizados couro vacum do tipo matadouro, conservados por salgagem. A eficiência do sistema de pré-tratamento foi avaliada através de parâmetros físico-químicos tais como: sólidos totais, sólidos suspensos totais, sólidos dissolvidos totais, óxido de cromo e óleos e graxas. Os parâmetros avaliados nos banhos residuais de curtimento, couros wet-blue e acabados dos processo standard e com reutilização foram: ph, o Be, acidez, basicidade, óxido de cromo e cloretos (para os banhos residuais de curtimento); matéria volátil e óxido de cromo (para couro wet-blue) e alongamento, resistência à tração, resistência ao rasgamento e distenção da flor (para couro acabado). APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS A Tabela 1 apresenta os parâmetros analíticos determinados no banho residual de curtimento standard e no banho residual de curtimento obtido após aplicação da tecnologia de separação por membrana. Pode-se observar que no banho residual de curtimento obtido da tecnologia de separação por membrana de ultrafiltração, obteve-se redução de carga poluidora gerada conforme os parâmetros cloreto e óxido de cromo. O resultado de 55,89% de basicidade obtido no processo produtivo com reutilização encontra-se dentro de um valor indicado para a reticulação e fixação dos sais de cromo e no couro wet-blue. Tabela 1 Parâmetros analíticos no banho residual do processo standard e do processo com reutilização Parâmetros Analíticos Banho Residual de Curtimento do Banho Residual de Curtimento do Processo com Reutilização Processo Standard ph 4,23 4,3 o Be 5,6 5,25 Acidez 2,07 g/l -1 2,66 g/l -1 Basicidade 23,74% 55,89% Óxido de Cromo 1,69 g/l -1 1,33 g/l -1 Cloretos 37,55 g/l -1 24,01 g/l -1 A Tabela 2 apresenta os valores dos parâmetros analíticos obtidos no estudo da eficiência do sistema de prétratamento, onde pode-se observar que a eficiência de remoção destes parâmetros no banho residual de curtimento, exceto para sólidos dissolvidos totais, foi de 88,51%, 4,44% e 75,18% para óleos e graxas, sólidos totais e sólidos suspensos totais, respectivamente. Apesar das eficiências de remoção dos sólidos suspensos totais e substâncias gordurosas, ocorreram problemas significativos de entupimento pelo alto teor de sólidos dissolvidos totais, o qual representa a maior parte dos sólidos totais, e conseqüentemente impedindo a passagem da molécula do cromo para o permeado da microfiltração que alimenta a unidade protótipo de ultrafiltração, ficando 59,3% de cromo no concentrado da microfiltração. ABES Trabalhos Técnicos 3
4 Tabela 2 Parâmetros analíticos obtidos no estudo da eficiência do sistema de pré-tratamento Parâmetros Analíticos Antes do Processo de Pré- Tratamento Após o Processo de Pré- Tratamento Sólidos Totais (ST) 48,17 g/l -1 46,03 g/l -1 Sólidos Suspensos Totais (SST) 5,04 g/l -1 1,25 g/l -1 Sólidos Dissolvidos Totais (SDT) 43,13 g/l -1 44,78 g/l -1 Teor de Óxido de Cromo 0,86 g/l -1 0,35 g/l -1 Óleos e Graxas 0,313 g/l -1 0,036 g/l -1 A Figura 3 apresenta o maior valor da porcentagem de rejeição do cromo, com sua respectiva pressão em cada velocidade de rotação do motor estudada, onde pode-se constatar que as maiores porcentagens de rejeição de cromo foram obtidas nas pressões de 2 e 3 bar, e com velocidades de rotação do motor de 851 e 650 rpm, respectivamente. Figura 3 Rejeição de cromo do sistema de ultrafiltração em função das velocidades de rotação do motor nas pressões de 2, 3, 4, 5, 6 e 7 bar. 60 Rejeição de cromo (%) Velocidade de rotação do motor (rpm) 2 bar 3 bar 4 bar 5 bar 6 bar 7 bar Analisando os resultados da Tabela 3 verifica-se que os valores obtidos para matéria volátil nos processos produtivos standard e com reutilização, encontram-se em conformidade com as normas de comercialização do couro wet-blue, que varia de 55 a 60% de umidade (matéria volátil) e que o valor médio de óxido de cromo, encontrado no couro em estado wet-blue, após processo produtivo com reutilização do banho residual de curtimento, está dentro dos parâmetros aceitáveis para comercialização do couro wet-blue. Tabela 3 Parâmetros analíticos no couro em estado wet-blue, após processo produtivo standard e com reutilização. Couro Wet-Blue Processo Parâmetros Analíticos Couro Wet-Blue Processo Padrão (%) Reutilização (%) Matéria Volátil 59,72 48,95 Óxido de Cromo 3,41 4,62 A Tabela 4 apresenta os resultados físico-mecânicos dos couros acabados obtidos dos processos produtivos standard e com reutilização. Observou-se que a média da elasticidade no ponto de ruptura alongamento (44,38%) obtida para o couro acabado oriundo do processo com reutilização, encontra-se próximo do valor mínimo permissível (40-80%). Com relação ao parâmetro físico-mecânico distenção da flor, os couros acabados com processo standard e com reutilização, apresentam valores acima do recomendado, que é de 7,0 mm. 4 ABES Trabalhos Técnicos
5 Tabela 4 Parâmetros físico-mecânicos analisados no couro acabado. Ensaios Analisados Couro Acabado Processo Standard Couro Acabado Processo Reutilização Alongamento 75,35% 44,38% Resistência à Tração 23,97 N.mm -2 14,35 N.mm -2 Resistência ao Rasgamento 122,13 N.mm -1 66,09 N.mm -1 Distenção da Flor 9,58 mm 9,38 mm Os valores obtidos para os parâmetros óxido de cromo e cloretos, avaliados no banho residual do processamento do couro, realizado através da reutilização do banho residual de curtimento que passou pela tecnologia de ultrafiltração e de um processo standard, estão apresentados na Tabela 1 e Figura 4. Pode-se observar que o banho final do processo com reutilização apresentou em média uma redução de 21,7% de óxido de cromo em comparação ao processo standard. Em relação ao teor de cloretos, a redução foi em torno de 36,06%. Figura 4 Concentração de cromo e cloretos em função do processamento de curtimento ao cromo. Concentração (g.l -1 ) Cromo Cloretos Reutilização Standard CONCLUSÕES Com base no trabalho realizado, concluiu-se que: O banho residual de curtimento oriundo do processo de curtimento com reutilização, encontra-se dentro dos parâmetros aceitáveis de um processo de curtimento standard e apresenta baixa carga poluidora; Em decorrência do entupimento na membrana de microfiltração (sistema de pré-filtragem), provocado pelo alto teor de sólidos dissolvidos totais, deve-se buscar a otimização das micragens dos filtros cartuchos que antecedem a membrana de microfiltração ou substituir o sistema cartucho por um outro que favoreça ótimos resultados na redução dos sólidos totais; A melhor velocidade de filtração tangencial foi obtida com o sistema operando na pressão de 2 bar, a qual minimizou a deposição de sólidos sobre a membrana, favorecendo a maior porcentagem de rejeição de cromo (54,54%); ABES Trabalhos Técnicos 5
6 O couro wet-blue obtido do processo de curtimento com reutilização, apresentou parâmetros físicoquímicos com valores em conformidade com as especificações internacionais para a produção e comercialização do mesmo; Os resultados dos ensaios físico-mecânicos no couro acabado, mostraram que a carga de rasgamento, distenção da flor e elasticidade, apresentaram-se positivos para o processo de curtimento com reutilização do banho residual de curtimento, após tecnologia de separação por membrana de ultrafiltração. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ALOY, M; DONIKIAN, S., A Ultrafiltração de Banhos de Curtimento, Revista do Couro, ABQTIC, Estância Velha, set, p , BRITO, A.L.F. de; FURLANETTO, E.L., Inovações Tecnológicas: Vantagem Competitiva nas Indústrias de Curtumes, Revista do Couro, ABQTIC, Estância Velha RS, n. 123, p , out-nov, CLAAS, I.C. & MAIA, R.A.M., Manual Básico de Resíduos Industriais de Couro, SENAI Porto Alegre RS 644p, CÁTALOGO QUÍMICO PARA COUROS, Bayer, São Paulo SP 3 a edição, DESALINATION, Quality Improvement of Recycleol Chromium inthe Tanning Operating by Membrana Processes, n o 108, pp, setembro/ NETZSCH SISTEMAS DE FILTRAÇÃO, Filtração Tangencial, São Paulo - SP. 7. REVISTA DO COURO, A Recuperação e Reutilização do Cromo, julho, REVISTA QUÍMICA E DERIVADOS, Reciclo Impulsiona Uso de Membranas, Março, RIBEIRO, M.L; DE LUCA, S.J., Tratamento de Águas por Filtração de Membranas: Estado da Arte XXVI Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental, nov, ABES Trabalhos Técnicos
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