II DESCOLORIMENTO DE EFLUENTE TÊXTIL ATRAVÉS DE MÉTODOS DE COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃO E ELETROFLOTAÇÃO

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1 II DESCOLORIMENTO DE EFLUENTE TÊXTIL ATRAVÉS DE MÉTODOS DE COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃO E ELETROFLOTAÇÃO Ênio Leandro Machado (1) Químico Industrial, Doutor em Engenharia. Professor do Departamento de Química e Física - UNISC Lourdes Teresinha Kist Química, Doutora em Química. Professora do Departamento de Química e Física - UNISC Rogério Schmidt Acadêmico do Curso de Química Industrial - UNISC Jorge Matheus Hoeltz Acadêmico do Curso de Química Industrial - UNISC Endereço (1) : Rua Conceição Tostes da Cunha, n 0 92, Bairro Centro, CEP Taquari RS - enio@unisc.br RESUMO Efluentes do processamento de têxteis representam fração expressiva dos descartes de poluentes orgânicos persistentes, tanto no setor industrial (produção de tecidos e confecções) como no de prestação de serviços (lavanderias em geral). O impacto ambiental principal nestes efluentes advém dos surfactantes, desinfetantes e corantes. Métodos e procedimentos para remoção de cor aparente e real ainda apresentam novas demandas por estudos de tratabilidade. As necessidades principais incluem menor volume de lodo gerado, maior adensabilidade de lodo e maior eficiência para remoção de cor real. Foi neste sentido que as investigações deste trabalho estabeleceram comparação entre métodos convencionais de coagulação e floculação (Tanfloc, Al 2 (SO 4 ) 3 ), pré-oxidação química com reagente de Fenton e eletroflotação. O sistema de eletroflotação foi testado em reator tanque agitado, dotado de phmetro, eletrodos de ferro fundido e grafite, supridos com ddp de 3,7-4,1 V e intensidade de corrente de 50 ma. Os testes de coagulação/floculação e pré-oxidação química foram realizados em reator/decantador/filtro compacto do tipo coluna, construído no laboratório em acrílico (volumes úteis de 2/4/6 litros, respectivamente). As condições operacionais para cada um dos métodos e procedimentos foram otimizadas, sendo que os parâmetros de controle adotados foram a redução da cor aparente, volume de lodo gerado e percentual de deságüe do lodo. O método de melhor desempenho foi a eletroflotação, reduzindo 93% da cor aparente e gerando 15 ml de lodo L -1 efluente. Este lodo apresentou deságüe de 60% em sistema de filtração a vácuo contra 57 % da coagulação/floculação com sulfato de alumínio e polieletrólito catiônico. PALAVRAS-CHAVE: Descolorimento de efluente têxtil, eletroflotação e deságüe INTRODUÇÃO O descolorimento de efluentes têxteis é tópico de muitas pesquisas em saneamento ambiental. Apesar de todas as considerações de novos métodos de remoção de cor por degradação, a otimização de métodos separadores de fase também é tópico importante de investigação, especialmente as combinações da coagulação/floculação com pré-oxidação química e recentemente, o emprego de célula eletrolítica para remoção de cor aparente (1,2). Na geração dos efluentes têxteis onde ocorre tingimento, considera-se crítica a não reutilização de banhos de tingimento, pois o volume de efluente descartado por kg de roupa tingida chega a 35 L. Nestes efluentes encontram-se corantes dissolvidos e dispersos, amaciantes, fixadores e tensoativos. A variação dos tipos de corantes é significativa, conferindo demandas químicas de oxigênio superiores a 2000 mg O 2 L -1 e unidades absorciométricas de cor na faixa de nm (3). Considerando-se que na maioria das indústrias que tratam seus efluentes a coagulação/floculação é o método mais empregado, observa-se que a seleção de coagulantes mais baratos e que possam remover mais do que 80% da cor aparente são os critérios prioritários (4,5). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 No entanto, com a evolução das exigências ambientais para correta disposição de lodo para resíduos de classes I e II, faz-se necessário avaliar também outras características do processo de coagulação, tais como o adensamento do lodo, o volume de lodo gerado e a cinética de decantação do lodo. Especificamente, objetivou-se neste trabalho, o estudo comparativo entre dois coagulantes (sulfato de alumínio e Tanfloc, todos combinados com polieletrólito catiônico) e a eletroflotação para o descolorimento de efluente têxtil de indústria localizado na região do Vale do Rio Pardo, RS. Foram avaliadas as eficiências de remoção de cor aparente, diferentes tipos de coagulantes comercialmente disponíveis, a eletroflotação com eletrodos de ferro, a cinética de decantação do lodo coagulado, o volume de lodo gerado e o percentual de deságüe do lodo decantado. MATERIAIS E MÉTODOS A caracterização das amostras foi feita considerando-se os parâmetros de unidades absorciométricas de cor aparente, DQO, sólidos sedimentáveis e ph. Tais análises direcionam-se à etapa inicial de estudo com enfoque na eficiência de descolorimento. Todos os métodos de análises foram executados conforme Standardt Methods for the Examination of Water and Wastewater (6). Os ensaios de descolorimento foram realizados em tanque de agitação/decantação de 2 L, em regime de batelada, dotado de agitação mecânica com rotação controlável e controle constante de ph (Figura 2). Os coagulantes e o polieletrólito catiônico foram adicionados a partir de soluções estoque, em faixas de concentrações mg L -1 de coagulantes (sulfato de alumínio e Tanfloc, que é um coagulante a base de polifenóis quaternário de amônio) e 10 mg L -1 de polieletrólito (A) (B) Figura 1: Sistemas de bancada para estudos dos métodos de coagulação/floculação e eletroflotação. (A) Sistema de coagulação/floculação: 1 Agitador mecânico; 2 phmetro; 3 Coagulador/decantador para ensaios em batelada; 4 Coletor de lodo decantado; 5 Filtro misto de brita e areia; 6 Fundo coletor de efluente filtrado; 7 Válvula para drenagem de lodo; 8 Tubo para transposição de efluente descolorido; 9 Válvula para coleta de efluente tratado. (B) Sistema de eletroflotação: 10 phmetro; 11 Agitador magnético; 12 Reator; 13 Eletrodos de ferro fundido; 14 Fonte de corrente (24 V). Associações com reagente de Fenton, (pré-oxidação) foram experimentadas com concentrações de Fe 2+ e H 2 O 2 conforme Tabela 2. A célula eletrolítica para eletroflotação foi composta por eletrodos de ferro (10 x 0,5 cm) imersos em um copo de béquer de 1 L de volume útil. O sistema foi agitado magneticamente a temperatura ambiente, com ph = 7. Aplicou-se ddp de 3,0 V e intensidade de corrente de 50 ma. Ensaios de deságüe foram feitos filtrando-se a massa de lodo sedimentada em funil de Büchner (vácuo de 600 mmhg). O quanto de massa de água oriunda desta filtração foi utilizado para os cálculos de percentual de deságüe. Os efluentes tratados foram coletados no tanque de equalização da empresa estuda e imediatamente utilizados. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados da Tabela 1 demonstram os dados de caracterização do efluente estudado, confirmando as relações de elevada DQO e intensa cor aparente. Isto se traduz em matéria orgânica poluente retirável por coagulação/floculação, pois a cor aparente é devida especialmente a sólidos de dispersão estável. A Tabela 2 resume as condições operacionais otimizadas que permitiram a obtenção de todos os dados de eficiência da Tabela 3. Tabela 1: Caracterização do Efluente Têxtil Estudado. Parâmetro Efluente bruto DQO (mg O 2 L -1 ) 1300,6 SD (ml L -1 ) 2,6 ph 8,4 Cor Aparente Abs (λ = 600 nm) 1,2 Dados obtidos para n = 3, número de ensaios e análises. Al (SO ) Tabela 2: Definição das Condições Operacionais dos Ensaios de Tratabilidade dos Efluentes. Método Eletroflotação Fenton*+ Tanfloc Fenton + Parâmetro Tanfloc Al 2 (SO 4 ) ph 7,0 3,5-4,0 3,5-4,0 3,5-4,0 3,5-4,0 [H 2 O 2 ] - 25,0-25,0 - [Fe 2+ ] - 5,0-5,0 - [Polieletrólito] - 10,0 10,0 20,0 20,0 [Coagulante] - 200,0 200,0 200,0 200,0 Tempo de Agitação Rápida (min) Tempo de Agitação Lenta (min) Tempo de Flotação (min) Tempo de Sedimentação (min) Intensidade de Corrente (ma) ddp (V) 3, * Tempo de reação de 30 min. A seleção dos métodos testados deve considerar os seguintes aspectos: eficiência na remoço de cor aparente; volume de lodo gerado; adensabilidade e toxicidade do lodo, potencial para detoxificação e compostagem e custos operacionais. Nestes quesitos, a eletroflotação e o emprego de Tanfloc aparecem como as melhores opções estudadas. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 O pré-tratamento com o reagente de Fenton, preconizado a partir da literatura (2) como potencializador da coagulação e da maior adensabilidade do lodo gerado não mostrou-se eficiente. Maiores dosagens do que aquelas registradas na Tabela 2, tanto para Fe 2+ e H 2 O 2, coagulam diretamente o efluente, não preservando o caráter de pré-tratamento. Figura 2: Efluentes têxteis tratados por eletroflotação. A geração de H 2 e O 2 possibilita a rápida flotação dos coágulos na eletroflotação, e que ocorre efetivamente somente com intensidade de corrente a partir de 50 ma. A salinidade do efluente têxtil também contribui significativamente para efetividade do método de eletroflotação. A geração de cloro não foi observada durante os ensaios. Tabela 3: Dados de eficiência dos Métodos de Tratabilidade Estudados. Parâmetro % Redução de Cor Volume de Lodo Deságüe % do Lodo Método Gerado (ml L -1 ) Eletroflotação 93 15,0 60,0 Fenton ,5 46,4 Tanfloc Tanfloc ,2 Fenton + Al 2 (SO 4 ) Al 2 (SO 4 ) 3 88,5 19,2 - A partir dos dados da Tabela 3, observa-se que foram otimizados ensaios para o deságüe de lodo somente dos processo de melhor desempenho na remoção de cor aparente. Todos os processos são efetivos no descolorimento, mas especialmente o Tanfloc apresenta o melhor potencial para menor geração de lodo a ser destinado para um aterro controlado. As combinações do reagente de Fenton na pré-oxidação mostraram-se não efetivas para aumento do deságüe do lodo coagulado, assim como os resultados de remoção de cor. A eletroflotação aparece com vantagens para descolorimento, especialmente nas questões de uso reagente e insumos, porém as qualidades de deságüe do lodo deixam a desejar. CONCLUSÕES Os estudos apontam para as vantagens de utilização da coagulação/floculação empregando-se o coagulante polifenólico (Tanfloc). Potencialmente, a eletroflotação aparece como melhor método, pois apesar da energia necessária, usa menores quantidades de insumos e reagente para o descolorimento, possuindo cinética de flotação favorável. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. SALTMIRAS D.A., LEMLEY A.T. Degradation of ethylenethiourea (ETU) with three Fenton treatment processes. J.Agric Food Chem;48: , GHOREISHI, S. M. AND NOOSHABADI, M. S. Electromotive force studies about some dyes cationic surfactants interactions in aqueous solutions, Dyes and Pigments 65, pp , BECHTOLD, T., TURCANU, A., GANGLBERGER, E. AND GEISSLER, S. Natural dyes in modern textile dyehouses how to combine experiences of two centuries to meet the demands of the future? Journal of Cleaner Production 11, pp , ALCÂNTARA, M. R. DALTIN, D. A Química do Processamento Têxtil, revista Química Nova, 19, 03, , BECHTOLD, T., MADER, C. and MADER, J. Cathodic decolourization of textile dyebaths: Tests with full scale plant, Journal of Applied Electrochemistry 32: pp , APHA/AWWA - AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard Methods for the Examination of water and wastewater, 20 a edithion, Washington, ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5