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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2011.tde-31052011-161350
Documento
Autor
Nome completo
Juliana Dalia Resende
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2011
Orientador
Banca examinadora
Teixeira, Antonio Carlos Silva Costa (Presidente)
Moraes, José Ermírio Ferreira de
Ribeiro, Katia
Título em português
Degradação de 2,4-diclorofenol em solução aquosa por meio de processo fotoquímico solar.
Palavras-chave em português
2.4-diclorofenol
Processo foto-Fenton
Reator solar
Tris(oxalato) ferrato(III)
Resumo em português
O 2,4-diclorofenol (2,4-DCF), poluente modelo usado neste trabalho, é um composto empregado na produção de pesticidas, herbicidas e anti-sépticos, e comumente encontrado em efluentes industriais, sendo considerado um poluente prioritário devido a sua elevada toxicidade e alto poder de persistência no ambiente. Este trabalho objetivou estudar a degradação do 2,4-DCF em reator fotoquímico tubular com coletores parabólicos compostos (CPC) irradiado pelo Sol, operado em batelada com recirculação e admissão contínua de peróxido de hidrogênio à vazão de 11 mL min-1. A oxidação do poluente foi baseada no processo foto-Fenton catalisado por tris(oxalato) ferrato(III) (FeOx), investigando-se os efeitos das seguintes variáveis: concentração inicial de 2,4-DCF ([2,4-DCF] = 21-520 mgCL-1), concentrações de oxidante ([H2O2] = 9,9-130 Mm) e de fotocatalisador ([FeOx] = 0,2-1,8 mM) e área de coleta de fótons (0,196-0,98 m2), estudadas a partir de um planejamento Doehlert em múltiplos níveis. A foto-oxidação foi monitorada por medidas da concentração de carbono orgânico total (TOC) e oxigênio dissolvido (OD), tendo sido identificadas condições com remoção de TOC alcançando 99,8% em 90 minutos de tratamento. Nas análises estatísticas dos resultados, os efeitos da área de coleta de fótons e da concentração de H2O2 concordaram com o comportamento esperado, sugerindo, porém, efeitos sequestradores de radicais hidroxila quando a concentração de H2O2 é alta. A partir dos dados experimentais, obteve-se um modelo de redes neurais, usado para previsão da taxa de remoção de TOC em função do tempo. Através do método HIPR (Holdback Input Randomization Method) e dos pesos associados a cada variável de entrada da rede neural, avaliou-se a importância relativa das variáveis de entrada. De maneira geral, os resultados comprovaram a viabilidade do processo foto-Fenton catalisado por tris(oxalato) ferrato III e irradiado pelo Sol para o tratamento de efluentes aquosos contendo 2,4-diclorofenol.
Título em inglês
Degradation of 2,4-dichlorophenol in aqueous solution by means of solar photochemical process.
Palavras-chave em inglês
2.4-dichlorophenol
photo-Fenton process
Solar reactor
Tris(oxalate) ferrate (III)
Resumo em inglês
2,4-dichlorophenol (2,4-DCF), the model pollutant selected in this work, is a compound used in the production of pesticides, herbicides, antiseptics, and commonly found in industrial wastewaters. It is considered a priority pollutant due to its high toxicity and high persistence in the environment. This study investigated the degradation of 2,4-DCF in a tubular photochemical reactor with compound parabolic collectors (CPC) irradiated by the sun, operated in batch with recirculation and continuous feed of hydrogen peroxide at a flow rate of 11 mL min-1. The oxidation of the pollutant was based on the photo-Fenton process catalyzed by tris (oxalate) ferrate (III) (FeOx). The effects of the following variables were investigated: initial concentration of 2,4-DCF ([2,4-DCF] = 21-520 mgCL-1), concentrations of oxidant ([H2O2] = 9,9-130 Mm)); photocatalyst ([FeOx]= 0,2-1,8 mM)), and photon collection surface (0,196-0,98 m2), according to a Doehlert design on multiple levels. The photo-oxidation was monitored by measurements of the concentration of total organic carbon (TOC) and dissolved oxygen (OD). Conditions with TOC removal achieving 99.8% within 90 minutes of treatment were identified. The statistical analysis of the results showed that the effects of photon collection area and the concentration of H2O2 agreed with the expected behavior, but suggests scavenging effects of hydroxyl radicals when the concentration of H2O2 is high. From the experimental data, a model of neural networks was obtained and used to predict the rate of TOC removal with time. Using the method HIPR (Holdback Input Randomization Method) and the weights associated with each input variable to the neural network, the relative importance of input variables was determined. Overall, the results proved the feasibility of photo-Fenton process catalyzed by tris(oxalate) ferrate III and irradiated by the sun, for the treatment of aqueous effluents containing 2,4-dichlorophenol.
 
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Data de Publicação
2011-06-30
 
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  • Resende, J.D., et al. Solar-Irradiated Degradation of 2,4-Dichlorophenol by the Iron(III) Oxalate-H2O2/UV Process. In AIChE 2010 Annual Meeting, Salt Lake City, 2010. Proceedings.New York : Omnipress-American Institute of Chemical Engineers, 2010. Abstract.
  • Resende, J.D., e TEIXEIRA, A.C.S.C. Degradação de 2,4-diclorofenol em reator fotoquímico irradiado pelo sol por meio do processo foto-Fenton. In XVIII Congresso Brasileiro de Engenharia Química COBEQ 2010, Foz do Iguaçu, 2010. Anais., 2010.
  • Resende, J.D., e TEIXEIRA, A.C.S.C. Tratamento de Efluentes Aquosos Contendo 2,4-Diclorofenol por meio de Processo Foto-Oxidativo Solar. In V Encontro sobre Aplicações Ambientais de Processos Oxidativos Avançados (V EPOA), São Paulo, 2009. Livro de Resumos., 2009. Resumo.
  • TEIXEIRA, A.C.S.C., et al. Degradation of 2,4-dichlorophenol in aqueous systems by the homogeneous H2O2/tris(oxalate) ferrate iii process in a solar irradiated reactor. In 3rd International Congress on Green process Engineering (GPE 2011), Kuala Lumpur, 2011. Anais., 2011. Abstract.
  • TEIXEIRA, A.C.S.C., et al. Solar driven photochemical remediation of phenolic pollutants in water by homogeneous and heterogeneous processes: effect of operational conditions. In 2nd International Congress on Green Process Engineering, Veneza, 2009. Proceedings., 2009. Abstract.
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