APLICAÇÃO DE PROCESSO ELETROLÍTICO NA REMOÇÃO DE MATÉRIA ORGÂNICA E DE CORANTES DE EFLUENTES INDUSTRIAIS

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1 VI SHMMT I XVIII ENTMME- 01 -Ri de Janeir/Brazil APLICAÇÃO DE PROCESSO ELETROLÍTICO NA REMOÇÃO DE MATÉRIA ORGÂNICA E DE CORANTES DE EFLUENTES INDUSTRIAIS Ana Cristina Lurenç da Silve/, rwbela Bellt de Suza Wile, Olav Barbsa Filh 3 1 Dutranda d Departament de Ciências ds Materiais e Metalurgia- DCMM/PUC-Ri, Rua Marquês de Sã Vicente, 225, sala 501-L, Gávea, Ri de Janeir, RJ, CEP: , Tel: (21) I FAX: (21) aclsilva@dcmm.puc-ri.br 2 Dutranda d Departament de Engenharia Química/USP, A v. Lucian Gualbert, 3, Trv. 3, Sã Paul, SP, Cep: , Te!: (11 ) I FAX: (11 ) Prfessr Assistente Dutr d DCMM/PUC-Ri, Rua Marquês de Sã Vicente, 225, sala 501-L, Gávea, Ri de Janeir, RJ, CEP: , Te!: (21) I FAX: (21) barbsa@dcmm.puc-ri.br RESUMO O prcess eletrlític pde se cnstituir numa alternativa tecnicamente viável para tratament de et1uentes industriais, mesm cm alguns cass ns quais s trataments cnvencinais nã sã eficientes, cm, pr exempl, etluentcs cm presença de cmpsts recalcitrantes u de substâncias tóxicas e/u inibidras ds prcesss bilógics. Ademais, a grande t1exibilidade d tratament eletrlític permite a sua aplicaçã em situações em que crrem grandes flutuações de vazões e/u de carga rgânica. O presente trabalh teve cm bjetiv estudar a viabilidade técnica da aplicaçã d tratament eletrlític na remçã de matéria rgânica e de crantes de et1uentes industriais. Em ambs s cass estudads, prcediment experimental cnsistiu de ensais de tratament eletrlític, realizads em reatares em batelada utilizand eletrds reativs de aç carbn (ABNT 10) u de alumíni. Os efeits ds seguintes parâmetrs fram avaliads: tip de material d elctrd, distância entre as placas, cndutividade especítica da sluçã, ph e variaçã d ptencial aplicad. Para a avaliaçã d prcess eletrlític, na remçã de matéria rgânica, utilizu-se um et1uente de uma indústria de laticínis. N cas da avaliaçã d prcess eletrlític na remçã de crantes, utilizaram-se sluções sintéticas de crantes sulfurss. Os resultads btids indicam que prcess eletrlític, nas cndições peracinais estudadas, é uma alternativa tecnicamente viável para a remçã de matéria rgânica d etlucnte estudad e de crantes sulfurss. A remçã de matéria rgftnica btida variu entre 60% e %, em terms de DQO, para s dis tips de material de eletrd. A remçã de crantes ticu acima de 96%, utilizand s dis tips de material de eletrd. INTRODUÇÃO O prcess eletrlític pde se cnstituir numa alternativa tecnicamente viável para tratament de efluentes industriais, mesm em alguns cass ns quais s trataments cnvencinais nã sã eticientes, cm, pr exempl, et1uentes cm presença de cmpsts recalcitrantes u de substâncias tóxicas e/u inibidras ds prcesss bilógics. Ademais, a grande t1exibilidade d tratament eletrlític permite a sua aplicaçã em situações em que crrem grandes t1utuações de vazões e/u de carga rgânica (WIENDL, 1998). Em cass cm s enumerads, prcess eletrlític pde se mstrar uma alternativa tecnicamente viável, além de nã depender ds parâmetrs peracinais relacinads cm metablism bacterian (BECK et al., 1974; CENKIN e BELEVTSEV, 1985; DO e CHEN, 1994; FURR, 1992; LIN e PENG, 1994, SIFUENTES, 1992; UHRICH e DEMMIN, 1988). O presente trabalh tem cm bjetiv estudar a viabilidade técnica da aplicaçã d prcess eletrlític na remçã de DQO e de cr a partir de um et1uente de uma indústria de laticínis e de sluções sintéticas de crantes têxteis sulfurss, respectivamente. A indústria de laticínis crrespnde a uma parcela imprtante da indústria de aliments. A prduçã de leite e seus derivads gera etluentes que sã grandes fntes de pluiçã devid a seu alt ter de carga rgânica (ROSTON, 1985). N cas da in,dústria têxtil, a elevada clraçã devid à presença de crantes é um ds principais 425

2 Ana Cristina Lurenç da Silva, Isabel a Bellt de Suza Will, Olav Barbsa Filh prblemas assciads as et1uentes gerads (COOPER, 1985). MA TERIA IS E MÉTODOS Fnte de Crrente Cntínua Em ambs s cass estudads, prcediment experimental cnsistiu de ensais d prcess eletrlític, realizads em reatares de batelada utilizand eletrds reativs de aç carbn (ABNT 10) u de alurrúni. Os efeits ds seguintes parâmetrs fram avaliads: tip de material d eletrd, distância entre as placas, cndutividade especítica da sluçã, ph e variaçã d ptencial aplicad. N estud de remçã de carga rgânica, et1uente utilizad fi frnecid pela Indústria de Laticínis Cperativa Central ds Prdutres de Leite Ltda. - C.C.P.L., Fábrica Eduard Duvivier, lcalizada n municípi de Sã Gnçal, RJ. A avaliaçã da eficiência d prcess eletrlític n tratament deste etluente baseu-se n parâmetr DQO - Demanda Química de Oxigêni. A DQO é uma medida d xigêni equivalente da quantidade de matéria rgânica de uma amstra, que é susceptível à xidaçã pr um frte agente xidante, tend sid analisada de acrd cm prcediment descrit na seçã 52D, d "Standard Methds fr the Examinatin f Water and Wastewater'', que cnsiste num métd clrimétric, em retlux fechad (AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION, 1975). N estud de remçã de cr, fram utilizadas sluções sintéticas ds f!rantes sulfurss Azul Sdyesul 2GBB ECO líquid e Castanh Sdyesul 7RB ECO líquid, prduzids pela CLARIANT S.A. e gentilmente cedids pel Centr de Tecnlgia da Indústria Química e Têxtil - CETIQT/SENAI. As sluções fram preparadas cm 500 mg/l de crante, 500 mg/l de Antixidante E (CLARIANT S.A.) e 100 mg/l de NaOH. A avaliaçã da eficiência de remçã de cr fi feita através de mediçã de absrbância das sluções. A absrbância fi determinada pr um espectrftômetr PERKIN ELMER, mdel Lambda 12, utilizand cubetas de vidr ótic especial HELLMA Tip 100-0S. Os equipaments utilizads ns ensais de tratament eletrlític estã esquematicamente apresentads na Figura 1 e cnsistem de: uma célula eletrlítica, uma fnte de crrente cntínua marca TECTROL mdel TCA BR IA, uma placa agitadra marca CORNING e um medidr de ph marca MICRONAL mdel B371. Sluçã d Cmnle Figura 1 -Esquema d prcess eletrlític. Pta.:e Aç11 tadra CéJia Eletrblica A célula eletrlítica cnsiste de um recipiente de acrílic cm capacidade de 2,0 litrs, n qual sã inserids verticalmente dis eletrds (c a td e and ). Estes eletrds sã placas de aç carbn (ABNT 1 0), cm dimensões de 13,4 cm de altura e 14,5 cm de largura (cm espessura de 0,5 mm), u placas de alumíni, cm dimensões de 16,1 cm de altura e 14,5 cm de largura (cm 1 mm de espessura). As placas fram separadas pr espaçadres (cm 0,5 cm de cmpriment cada), que permitiam a variaçã da distância entre elas. RESULTADOS DOS ENSAIOS DE TRATAMENTO ELETROLÍTICO As bservações experimentais ds efeits ds parâmetrs estudads sã apresentadas a seguir: Efeit d tip de material ds eletrds (alumíni e aç carbn) na eficiência d prcess eletrlític As remções de carga rgftnica, n etluente de laticínis, fram semelhantes para s dis tips de elctrds, u seja, de alumíni u de aç carbn (Figura 2). Para a sluçã de crante castanh, resultads de eficiência de remçã de cr semelhantes fram bservads cm eletrds de alumíni e aç carbn (Figura 3). Para a sluçã de crante azul, bservu-se mair eticiência cm eletrds de aç carbn em ph 7,0 e cm eletrds de alumíni em ph 5,0 (Figura 4). 426

3 VI SHMMT I XVIII ENTMME- 01 -Ri de Janeir/B:azil Efeit da distância entre placas (eletrds) na eficiência d prcess eletrlític A distância entre placas que pssibilitu melhr remçã de carga rgânica fi de 1,O cm (Figura 5) para s dis materiais de eletrds (alumíni e aç carbn). A distância entre placas que pssibilitu melhr remçã de crantes (castanh e azul) fi de 1,5 cm (Figura 6), utilizand eletrds de aç carbn smente " 07 j te.. ph 5,0 ph 7,1) O "" 60 E Ql a: <!. 40 AI Fe AI Fe ph 4,5 ph6,0 Figura 4 - Cmparaçã entre eletrds de alumíni e aç carbn quant à eficiência de remçã de crante azul. Cndições experimentais: ddp = 5,0 V, distância entre eletrds = 1,5 cm, temp de eletrólise = min. I Aluntli --Aç carb I (a) 60., , Figura 2 - Cmparaçã entre eletrds de alumíni e aç carbn quant à eticiência de remçã de carga rgânica (efluente de laticínis). Cndições experimentais: ddp = 5,0 V, distância entre eletrds = 1,O cm, temp de eletrólise = 15 min "" 8" a: " E , (.) 100 BO 60 '" <.> E 40 rr. r.: ph 5,0 ph 7, r---- 1,25 1,5 1,75 2 Distância ertre as placas (cm) Figura 5 - Efeit da distância entre placas na remçã de carga rgamca (etluente de laticínis). Cndições experimentais: ddp = 4,0 V, ph = 6,0, temp de eletrólise = 15 min. l--castanh...,... Azul I ligura 3 - Cmparaçã entre eletrds de alumíni e aç carbn quant à eficiência de remçã de crante castanh. Cndições experimentais: ddp = 5,0 V, distância entre eletrds = 1,5 cm, temp de eletrólise = min Distância entre Placas (cm) Figura 6 - Efeit da distância entre placas na remçã de crantes sulfurss (castanh e azul) cm eletrds de aç 427

4 Ana Cristina Lurenç da Silva, Isabela Bellt de Suza Will, Olav Barbsa Filh carbn. Cndições experimentais: ddp = 5,0 V, ph inicial = 7,0, temp de eletrólise = 10 min. 100 I-11-Aiumlni --.r-aç Carbn I..,.._.: :::a=:=:::i Efeit da cndutividade específica na eficiência d prcess eletrlític As cndutividades específicas das amstras de efluente de laticínis fram inicialmente ajustadas cm Na 2 S0 4 para s seguintes valres: 2,2; 4,15; 6,42 e 10,37 ms.cm 1 Para s dis tips de material de eletrd, aument da remçã de carga rgânica, devid a aument da cndutividade específica, crreu até cert pnt, frmand um patamar de remçã, qual prvavelmente crrespnde a DQO dis'slvida (Figura 7). N estud d efeit da cndutividade das sluções sintéticas de crantes castanh e azul, verificu-se que aument da cndutividade (cm a adiçã de clret de sódi) prduziu um aument da eficiência de remçã de crante, cm eletrds de alumíni e aç carbn (Figuras 8 e 9). Este fat favrece tratament de efluentes têxteis pel prcess elctrlític, vist que estes efluentes nrmalmente apresentam altas cndutividades. Efeit d ph inicial na eficiência d prcess eletrlític Cm eletrd de alumíni, verificu-se que aument de ph d etluente de laticínis, na faixa estudada (entre 4,5 e 7,0), causu uma diminuiçã na remçã de carga. rgânica. N cas ds eletrds de aç carbn, aument de ph, na mesma faixa mencinada, causu um aument na remçã de carga rgânica (Figura 10). Observu-se uma faixa de ph ótima entre 5,0 e 6,0 para remçã de crante castanh, enquant que para a sluçã de crante azul, bteve-se uma remçã de aprximadamente 99% na faixa de ph de 5,0 a 9,0 (Figura 11) Alurrí1i _,._Aç carbn j "" 70, g"40 E Ql a: 30 " 10 '.. /..-r,&.-- -=.....:i :... l' , Cnduti..;dade especifica (ms/cm). (.) 60 " 40 a: ;! Cndutividade especifica (ms/cm) Figura 8 - Efeit da cndutividade específica na remçã de crante sulfurs castanh. Cndições experimentais: ddp = 5,0 V, ph inicial= 5,0, temp de eletrólise = min.. (J 60 " a:: ;! 1--Aiumlni ---;;-Aç Carbn u uuuuunnuuu-.. _ :::._..._ _,.._._._._._._._,._,,, BO 40 Cndutividade especrnca (ms/cm) Figura 9 - Efeit da cndutividade específica na remçã de crante sulfurs azul. Cndições experimentais: ddp = 5,0 V, ph inicial= 5,0, temp de eletrólise = min. 85 tg 75 <.> E 70 Ql a:?fl Aiumhi _._Aç carbn] ph, Figura 10 - Efeit da variaçã de ph na remçã de carga rgftnica (et1uente de laticínis). Cndições experimentais: ddp = 5,0 V, temp de eletrólise = 15 min. Figura 7 - Efeit da cndutividade específica da sluçã na remçã de carga rgânica (et1uente de laticínis). Cndições experimentais: ddp = 4,0 V, ph = 6,0, temp de eletrólise= 15 min. 428

5 VI SHMMT I XVIII ENTMME- 01 -Ri de Janeir/Brazil!Azul-..- Castanh I! -e-azul.,._ castanh! 1 (j 99 "O "' 98 - E 97 ([ "' * , , Figura 11 - Efeit da variaçã de ph na remçã de crantes (cm eletrds de aç smente). Cndições experimentais: ddp = 5,0 V, temp de eletrólise = 1 O min. Efeit da diferença de ptencial aplicada (ddp) na eficit:ncia d prcess eletrlític Cm efluente de laticínis, para s dis materiais de cletrds, ver i ficu-se a tendência à frmaçã de um patamar cm aument da ddp, representand a carga rgftnica residual, cnstituída basicamente de cmpsts rgünics disslvids (Figura 12). A presença deste patamar de DQO residual indicu que smente material rgünic em suspensã fi efetivamente remvid. Cm as sluções de crantes, s resultads indicaram que a ddp ótima para peraçã d reatr eletrlític fi de 5,0 V, na qual se bservu uma remçã de cr de aprximadamente 97'Jf para a sluçã de crante castanh c acima de 9R'; para a sluçã de crante azul (Figura 13). Alumhi ph=4,5 n - Aç carn ph=7,0 I '"' g-s E 21! ph ' Ptencial aplicad (V) Figura 12 - Efeit da variaçã da diferença de ptencial aplicada na remçã de carga rgünica, para s eletrds de alumíni c aç carbn. Cndil;õcs experimentais: ph = 4,5 (eletrds de alumíni), ph = 7,0 (elctrds de aç carbn), temp de eletrólise = 15 min. " 'O ::: :::;:::. : t /,. a: 40 ;1. / _ / / ( I Ptencial aplicad (V) Figura 13 - Efeit da variaçã da diferença de ptencial aplicada na remçã de crantes sulfurss (castanh e azul), cm eletrds de aç carbn. Cndições experimentais: ph inicial = 8,0, temp de eletrólise = \0 rnin. CONCLUSÕES Os resultads btids indicam que prcess eletrlític, nas cndições peracinais estudadas, é uma alternativa tecnicamente viável para a remçã de DQO cm suspensã c de cr relacinada cm s crantes sulfitrss. O percentual de remçã de carga rgànica d etluente da indústria de laticínis variu de acrd cm a DQO inicial das amstras cletadas. As características ds etluentes da indústria de laticínis variaram de acrd cm s períds de amstragem, variações essas muit cmuns neste tip de indústria. O percentual de remçã fi de 60 a %, em terms de DQO. Os dis tips de material de elctrd (alumíni e aç carbn) fram igualmente eficientes na remçã da carga rgünica em suspensã. Os resultads de remçã de cr, cm um temp máxim de eletrólise de minuts e uma diferença de ptencial aplicada de 5,0 V, fram de aprximadamente 97% para a sluçã de crante castanh e de 99% para a sluçã de crante azul cm eletrds de aç, enquant que cm eletrds de alumíni, a remçã de cr fi de aprximadamente 96% para as sluções ds dis crantes. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AMERICAN PUBLIC HEAL TH ASSOCIA TION, Standard M ethds fr the Examinatin f Water and Wastewater, APHA-WPCF, 14 ed.,

6 Ana Cristina Lurenç da Silva, Isabela Bellt de Suza Will, Olav Barbsa Filh BECK, E.C., GIANNINI, A.P., RAMIREZ, E.R. "Eiectrcagulatin Clarifies Fd W astewater", Fd Technlgy, pp , Feb CENKIN, V.E., BELEVTSEV, A.N. "Electrchemical Treatment f Industrial Wastewater", Effluent and Water Treatment Jurnal, v. 25, pp , Jul COOPER, P., Clur in Dyehuse Efjluent, England, Sciety f Dyers and Clurists, DO, J.S., CHEN, M.L. "Declurizatin f Dye-Cntaining Slutins by Electrcagulatin", Jurnal f Applied Electrchemistry, v. 24, n. 8, pp , FURR, B.W. 'The Use f an Electrchemical Cell t Declrize Dye Wastewater". ln: Internatinal Cnference & Exhibitin, Bk f Papers, AATCC, pp , LIN, S.H., PENG, C.F. "Treatment f Textile Wastewater by Electrchemical Methd", Water Research, v. 28,n.2,pp , ROSTON, D.M. Estud sbre Tratament de Águas Residuárias de Laticínis, Tese de MSc, Faculdade de Engenharia Agrícla, UNICAMP, SIFUENTES, E.L.S.E. Estud d Tratament Eletrlític das Águas Residuárias de uma indústria de Petróle. Tese de D.Sc., UNICAMP, Campinas, SP, UHRICH, KD., DEMMIN, T.R. "Eiectrchemical Treatment f Textile Wastewater". ln: Intern. Cnf. & Exhibitin, Bk f Papers, AA TCC, p , WIENDL, W.G. Prcesss Eletrlítics n Tratament de Esgts Sanitáris, ABES, RJ,