ESTUDO DO EFEITO DO PH NO TRATAMENTO POR OXIDAÇÃO AVANÇADA DE UM EFLUENTE LÍQUIDO FENÓLICO EM REATOR PARR

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Ambiental

Autores

Amaral, B.A. (UFPE) ; Teodosio, J.R. (UFPE) ; Brandão, Y.B. (UFRPE) ; Lima, V.N. (UFPE) ; Silva, H.D.S. (UNICAP) ; Gomes, H.T.B. (UNICAP) ; Lima, G.S. (UNICAP) ; Benachour, M. (UFPE)

Resumo

Este trabalho tem como objetivo quantificar o estudo do efeito do potencial hidrogeniônico (pH) (3; 7 e 11) no tratamento por Processo de Oxidação Avançada (POA) de um efluente fenólico. Neste processo, a temperatura do efluente foi fixada em 70 0C, sendo esta necessária para iniciar a etapa de degradação do efluente. Os estudos experimentais foram realizados em um reator batelada PARR. A degradação do fenol foi acompanhada com o uso da técnica analítica da Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) e a mineralização do composto foi monitorada com um analisador de Carbono Orgânico Total (COT). A degradação do fenol foi praticamente 83% e a conversão do COT de quase 15%, respectivamente, nas condições operacionais ótimas do processo (pH=7; R=50%, T=70 0C e Q=100 NL.h-1).

Palavras chaves

POA; CLAE; COT

Introdução

Os efluentes de plantas industriais frequentemente apresentam elevados teores de compostos orgânicos fenólicos que são substâncias nocivas à saúde humana e ao meio ambiente, como também contém metais (principalmente, Sb, Cu, Pb, Zn, Cd, Cr, Ni, Hg) e outras espécies, tais como cianeto (CN-), benzeno e clorofórmio (KOJIMA et al., 1995; WEICZOREK et al., 2005; RODRIGUES et al., 2010). As principais fontes de tais correntes residuais são: refinarias de petróleo e plantas petroquímicas, gaseificadores de coque, produção de papel e celulose, fármacos, indústrias de alimento, minerais, plásticos, metais, e plantas químicas (BRANDÃO et al., 2010). Uma das alternativas viáveis no tratamento dos efluentes orgânicos fenólicos está no uso de um Processo Oxidativo Avançado (POA), através de um reator PARR, que visa oxidar os compostos fenólicos a pressão atmosférica, através da geração dos radicais livres, principalmente •OH, decorrentes da reação de oxidação do efluente orgânico com o peróxido de hidrogênio e a vazão de ar. Este trabalho tem como objetivo o estudo do efeito do potencial hidrogeniônico (pH) no tratamento de efluentes líquidos fenólicos com concentração inicial de fenol (CF0) de 500 mg.L-1. Os estudos experimentais no tratamento desses efluentes foram realizados através de um reator de bancada laboratorial tipo PARR, quantificando-se a degradação do fenol e a conversão do Carbono Orgânico Total (COT), para a mineralização da carga orgânica em dióxido de carbono e água.

Material e métodos

O reator de bancada PARR foi utilizado na oxidação das amostras do efluente fenólico. O reator PARR encontra-se no Laboratório de Processos Catalíticos (LPC) no Departamento de Engenharia Química (DEQ) da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). Para cada um dos 9 experimentos realizados, foi preparado um efluente contendo fenol com uma concentração aproximada de 500 mg.L-1, a fim de avaliar o efeito dos parâmetros operacionais sobre a eficiência do processo. O volume do efluente preparado para todos os experimentos foi de 1,3 L. O controle do pH do efluente foi realizado com o auxilio de um pH-metro, adicionando ácido ou base a solução até atingir o pH desejado para realizar a análise. Após preparar o efluente sintético, o composto fenólico foi adicionado no reator PARR. O controle da temperatura do efluente foi monitorado no painel de controle do reator, onde também pode ser controlada a rotação do agitador e a pressão do sistema, sendo utilizada a pressão atmosférica. Após estabilizar a temperatura do efluente, foi coletada uma amostra e em seguida adicionado o peróxido de hidrogênio ao efluente e ajustado a vazão de ar, dando início ao processo de degradação do fenol e da conversão do COT ao longo do tempo operacional. A Figura 1 mostra um esquema sucinto do reator utilizado nos ensaios com a oxidação do efluente orgânico fenólico. Em todos os ensaios experimentais de oxidação do fenol, totalizando 9, foram coletadas amostras ao longo do tempo operacional, sendo observada uma mudança na coloração até atingir cor praticamente preta, dependendo do nível de degradação da amostra, evidenciando que ocorreu de fato a oxidação do fenol. Em seguida, as amostras foram resfriadas, filtradas (papel de filtro de 2 μm) e posterior medição do valor de pH e análise.

Resultado e discussão

Cada experimento foi realizado em triplicata totalizando 9 ensaios e calculado a média aritmética para cada ensaio na etapa de degradação de fenol e conversão de COT. As variáveis operacionais nos ensaios (EN) utilizadas neste estudo foram: EN-1 (pH=3; R=50%; T=70 0C; Q=100 NL.h-1); EN-2 (pH=7; R=50%; T=70 0C; Q=100 NL.h-1); EN-3 (pH=11; R=50%; T=70 0C; Q=100 NL.h-1). As Figuras 2A e 2B apresentam os resultados da degradação do fenol (XDF) e da conversão do COT (XCOT) para diferentes valores de pH utilizadas no POA. Nesta, foi possível observar que o pH igual a 7 favorece o processo de oxidação do efluente fenólico, obtendo uma maior degradação do fenol de praticamente 83% e uma mais elevada conversão do COT de 15% (EN– 2). No ensaio 2 (EN-2) também foi observado que ao longo do processo em um tempo de 180 min a degradação do fenol torna-se praticamente constante, tendo em vista que durante o processo de oxidação, onde o fenol é degradado ocorre a formação de intermediários aromáticos, tais como o catecol e a hidroquinona, e em seguida estes são oxidados dando origem a diversos tipos de ácidos orgânicos, até que sejam convertidos em CO2 e H2O (DEVLIN; HARRIS, 1984).

Esquema sucinto do reator tipo PARR e a oxidação do efluente fenólico.


Evolução de XDF (A) e XCOT (B) em função do tempo para EN-1, EN- 2 e EN-3;

Conclusões

Neste trabalho foi possível observar a importância do estudo do pH no tratamento do efluente orgânico fenólico através do POA, usando um reator em escala laboratorial tipo PARR, visando observar a significância que o peróxido de hidrogênio e a vazão de ar apresentam como agente oxidante para o meio reacional devido à possibilidade de formação do ●OH, a fim de que ocorra o processo de oxidação do composto orgânico. Foi possível observar também, que o pH igual a 7 no meio reacional favorece o processo de oxidação, alcançando valores maiores na degradação do fenol (83%) e conversão do COT (15%).

Agradecimentos

Referências

BRANDÃO, Y.; TEODOSIO, J.; BENACHOUR, M.; OLIVEIRA, J.; MARINHO, I.; FIGUEIRÊDO, F.; ANSELMO-FILHO, P. Estudo do efeito do excesso de ar e da potência dissipada do queimador sobre as capacidades do processo DiCTT no tratamento de efluentes líquidos fenólicos. Revista Iberoamericana de Sistemas Cibernética e Informática, 7, 1–9, 2010.

DELVIN, H. R.; HARRIS, I. J. Mechanism of the oxidation of aqueous phenol with dissolved oxygen. Industrial and Engineering Chemistry Research, 23, 387-392, 1984.

KOJIMA, T.; NISHIJIMA, K.; MATSUKATA, M. Removal and recovery of phenol from FCC effluent. Journal of Membrane Science, Tokio-Japan, 102, 43-47, 1995.

RODRIGUES, G. D.; SILVA, L. H. M.; SILVA, M. C. H. Alternativas verdes para o preparo de amostra e determinação de poluentes fenólicos em água. Química Nova, São Paulo, 33 (6), 1370-1378, 2010.

WEICZOREK, A.; ANGELIS, D. F.; FURLAN, L. T.; CORRÊA Jr., B. Melhoria na qualidade da água pela implantação de um novo sistema de tratamento de efluente industrial na refinaria REPLAN/Petrobrás. Holos Environmental. 5 (1), 26-36, 2005.