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Disertación de Maestría
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2009.tde-11082010-143735
Documento
Autor
Nombre completo
Caroline Martins Santana
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2009
Director
Tribunal
Teixeira, Antonio Carlos Silva Costa (Presidente)
Freire, Renato Sanches
Moraes, José Ermirio Ferreira de
Título en portugués
Estudo da degradação de corante têxtil em matrizes aquosas por meio dos processos oxidativos avançados O3-H2O2/UV e foto-Fenton.
Palabras clave en portugués
Carbono orgânico total
Corantes azo
Corantes diretos
Corantes têxteis
Descoloração
Efluentes indústria têxtil
foto-Fenton
O3-H2O2/UV
Ozônio
POAs
Processos oxidativos avançados
Remoção de cor
Resumen en portugués
A indústria têxtil gera grandes volumes de efluentes com elevada carga orgânica, forte coloração e toxicidade. Neste trabalho, estuda-se o tratamento de solução aquosa contendo o corante Solophenyl Yellow Arle 154% por meio dos processos O3-H2O2/UV e foto-Fenton, avaliando-se as repostas: remoção de cor em 5 minutos, remoção de cor em 60 minutos, taxa máxima de remoção de cor e remoção de COT em 60 minutos. Os experimentos foram realizados em semibatelada com circulação usando um reator fotoquímico com campo de radiação anular coaxial, constituído de corpo cilíndrico em aço com refletor interno de alumínio para 12 lâmpadas fixadas simetricamente na superfície refletora e um tubo reator em quartzo de 0,7 L, posicionados verticalmente no eixo do refletor. Para o processo O3-H2O2/UV foram utilizadas lâmpadas Phillips TUV (36 W, 254 nm). A corrente gasosa contendo O3 foi introduzida no reator por meio de um difusor. Para o processo foto-Fenton foram utilizadas lâmpadas Sylvania (12 W cada, 300 400 nm) e concentração de Fe(II) de 0,25 mmol/L. Em ambos os processos, solução de peróxido de hidrogênio foi adicionada durante os 30 minutos iniciais de tratamento. As amostras foram analisadas por medidas de carbono orgânico total (COT) e remoção de cor (absorbância medida em 405 nm em espectrofotômetro UV-visível). Em ambos os processos utilizou-se o planejamento experimental Doehlert, definindo os valores mínimo e máximo para cada variável adotada. No caso do processo O3- H2O2/UV (ETAPA I), foram estudados os efeitos da potência elétrica total das lâmpadas (144 432 W), concentração de H2O2 (5 30 mmol/L), concentração inicial de corante (20 100 mg/L), concentração de ozônio (10 40 mg/L) e pH (3 10). No processo foto-Fenton (ETAPA II), estudaram-se os efeitos da potência (160 480 W), concentração de H2O2 (5 30 mmol/L) e concentração inicial de corante (20 100 mg/L). Os resultados da ETAPA I indicaram que o aumento da concentração do corante, em meio ácido, aumenta a remoção de cor em 5 e 60 minutos, sugerindo a eficiência da ação via ozônio molecular sob o grupo cromóforo do corante. Os melhores resultados apresentaram remoção acima de 95% em 5 e 60 minutos de tratamento. Entretanto, para a remoção de COT em 60 minutos o processo não foi eficiente, apresentando resultado máximo de 35,6%. Na ETAPA II obtiveram-se resultados menos satisfatórios para remoção de cor se comparados aos da ETAPA I (56,1% em 5 minutos e 78% em 60 minutos de tratamento), mas melhores em relação à remoção de COT em 60 minutos atigindo 45,1% de remoção. As maiores taxas de remoção de cor foram observadas nos 5 primeiros minutos de tratamento para todos os experimentos. Experimentos complementares realizados em uma terceira etapa (ETAPA III) mostraram que a aplicação do processo O3 seguido do processo foto-Fenton permitiu resultados satisfatórios tanto para remoção de cor (97,2%), quanto para remoção de COT (69,5%). O estudo da ação do processo O3 em modo contínuo e a avaliação econômica preliminar do processo integrado O3 - foto-Fenton sugerem o potencial de aplicação do tratamento integrado a indústrias têxteis.
Título en inglés
Study on the degradation of a textile dye in aqueous matrices by the oxidative processes O3-H2O2/UV and photo-Fenton.
Palabras clave en inglés
Advanced oxidation processes
AOPs
Azo dyes
Color removal
Direct dyes
Dyehouse wastewater
fhoto-Fenton
O3-H2O2/UV
Ozone
Textile dyes
Total organic carbon
Resumen en inglés
The textile industry generates large volumes of wastewater with high organic load, strong coloration and toxicity. In this work, the treatment of an aqueous solution containing the dye Solophenyl Yellow Arle 154% was studied by the O3-H2O2/UV and photo-Fenton processes, in order to evaluate the responses color removal after 5 minutes; color removal after 60 minutes; maximum rate of color removal; and TOC removal after 60 minutes. The experiments were carried out in the semi-batch mode with circulation using a photochemical reactor with annular coaxial radiation field, consisting of a cylindrical stainless steel support with an aluminum internal reflector with 12 lamps fixed symmetrically in the internal reflecting surface, and a quartz tube reactor of 0.7 L, positioned vertically along the axis of the reflector. For the O3- H2O2/UV process, Phillips TUV lamps (36 W, 254 nm) were used; the gas stream containing zone was introduced into the reactor through a diffuser. For the photo- Fenton process, Sylvania lamps (12 W each, 300 - 400 nm) and a concentration of Fe (II) of 0.25 mmol/L were used. In both cases, the hydrogen peroxide solution was added in the first 30 minutes of treatment. The samples were analyzed by the measurement of total organic carbon (TOC) and color removal (absorbance measured at 405 nm in a UV-visible spectrophotometer). In both cases the Doehlert experimental design was used, defining the minimum and maximum values of each variable adopted. In the case of O3-H2O2/UV process (PHASE I), the effects of the total electric power of the lamps (144 - 432 W), H2O2 concentration (5 - 30 mmol/L), initial dye concentration (20 - 100 mg/L), ozone concentration (10 - 40 mg/L), and pH (3 - 10) were studied. For the photo-Fenton process, the studied variables were: total electric power of the lamps (160 - 480 W), H2O2 concentration (5 - 30 mmol/L), and initial dye concentration (20 - 100 mg/L). The results of PHASE I indicated that the increase of dye concentration in acidic conditions increases color removal after 5 and 60 minutes, thus suggesting the efficiency of molecular ozone action upon the chromophore group of the dye. The best results showed color removal above 95% after 5 and 60 minutes of treatment. However, for the TOC removal the process was not efficient, with maximum removal after 60 minutes of only 35.6%. In PHASE II less satisfactory results for color removal were obtained in comparison with PHASE I (56.1% after 5 minutes and 78% after 60 minutes of treatment), but with higher TOC removal after 60 minutes, achieving over 45.1%. The highest color removal rates were observed within the first 5 minutes of treatment for all runs. Additional experiments carried out in PHASE III showed that the oxidation by O3 followed by the photo-Fenton process enabled to achieve suitable results for both color (97.2%) and TOC removals (69.5%). The study of the O3 process in the continuous mode and a preliminary economic evaluation suggests a high potential for the use of the integrated O3-photo-Fenton process in textile industries.
 
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Fecha de Publicación
2010-09-02
 
ADVERTENCIA: El material descrito abajo se refiere a los trabajos derivados de esta tesis o disertación. El contenido de estos documentos es responsabilidad del autor de la tesis o disertación.
  • Santana, C.M., et al. Descoloração e redução do carbono orgânico total de efluentes da indústria têxtil pelos processos O3/UV e O3-H2O2/UV. In IV Encontro sobre Aplicações Ambientais de Processos Oxidativos Avançados (EPOA), Cubatão-SP, 2007. Livro de Resumos., 2007. Resumo.
  • Santana, C.M., et al. Tratamento de Solução Aquosa Contendo Corante Têxtil pelos Processos Oxidativos Avançados O3, O3/UV e H2O2/UV. In XVII Congresso Brasileiro de Engenharia Química, Recife, 2008. Anais., 2008.
  • Santana, C.M., e TEIXEIRA, A.C.S.C. Estudo da degradação de corante azo por meio de processos oxidativos avaçados integrados. In XVIII Congresso Brasileiro de Engenharia Química COBEQ 2010, Foz do iguaçu, 2010. Anais., 2010.
  • Santana, C.M., e TEIXEIRA, A.C.S.C. Tratamento de Solução de Corante Azo pelo Processo Foto-Fenton. In V Encontro Sobre Aplicações Ambientais de Processos Oxidativos Avançados (V EPOA), São Paulo, 2009. Livro de Resumos., 2009. Resumo.
  • Santana, C.M., e TEIXEIRA, A.C.S.C. Tratamento do corante têxtil direct yellow 106 em solução aquosa por processo O3-H2O2/UV. In I Simpósio Latinoamericano de Tecnologias e Aplicações de Ozônio, São José dos Campos, 2009. Anais., 2009.
  • Santana, C.M., e TEIXEIRA, ANTONIO CARLOS S.C. Degradação de corante azo através dos processos oxidativos avançados O3, O3/UV e H2O2/UV. In XXXI Congreso Interamericano de Ingenieria Sanitaria y Ambiental - AIDIS, Santiago, 2008. Proceedings., 2008.
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