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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.85.2020.tde-21092020-152150
Document
Author
Full name
Vanessa Silva Granadeiro Garcia
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Borrely, Sueli Ivone (President)
Campos, Fabio
Nakano, Eliana
Rosa, Jorge Marcos
Title in Portuguese
Emprego de acelerador de elétrons para a redução da toxicidade de efluente têxtil e de produtos químicos aplicados durante o tingimento do algodão
Keywords in Portuguese
acelerador de elétrons
corantes
efluentes têxteis
surfactantes
toxicidade
Abstract in Portuguese
O processo de beneficiamento têxtil utiliza importante quantidade de água durante a produção, enquanto gera efluentes que possuem diversos tipos de compostos químicos, como: surfactantes, peróxidos, ácidos, sais e corantes. Devido a sua complexidade, comumente estes efluentes possuem elevada carga tóxica e coloração. Os Processos Oxidativos Avançados vêm sendo utilizados para melhorar a tratabilidade desse tipo de efluente, complementando o tratamento biológico. A irradiação com feixes de elétrons tem sido proposta como tecnologia para tratamento de efluentes têxteis, auxiliando na redução da toxicidade, coloração, demanda química de oxigênio, entre outros parâmetros. Os principais objetivos deste trabalho foram: avaliar a toxicidade de compostos químicos utilizados no beneficiamento das fibras de algodão, além do efluente final (contendo corante reativo Red 239) em organismos aquáticos; e avaliar a eficiência da irradiação por feixe de elétrons no tratamento destes contaminantes. Os ensaios de toxicidade para efeito agudo foram realizados com organismos aquáticos: bactéria Vibrio fischeri e o crustáceo Daphnia similis. Este último também foi empregado para avaliar efeito crônico: reprodução, efeitos subletais e comprimento córporeo, pela exposição de 21 dias ao efluente têxtil contendo o corante reativo Red 239. O efluente, bem como os compostos orgânicos, foram submetidos à irradiação em acelerador de elétrons, com variação de dose de radiação entre 0,5 e 15 kGy. O tratamento com irradiação reduziu a toxicidade, a coloração, a demanda química de oxigênio e o carbono orgânico total do efluente. Em relação à toxicidade aguda, para o efluente bruto os valores médios de CE 50% ficaram entre 2,93 ± 0,13 e 9,28 ± 0,32 para D. similis e 5,65 ± 0,16 e 8,40 ± 1,45 para V. fischeri. O tratatamento com feixe de elétrons foi efetivo na redução da toxicidade das amostras de efluente, sendo obtidos os seguintes valores com 5 kGy: CE50% = 16,36 ± 5,37, representando 61,43% de remoção de toxicidade para D. similis e 15,05 ± 2,93, remoção de toxicidade de 50,73% para V. fischeri. Enquanto 10 kGy resultou em mais de 70% de remoção de efeitos agudos para ambos os organismos expostos. Com relação à redução de cor, 5 kGy resultou em eficiência superior a 95%. Dentre os surfactantes analisados, os não-iônico, óxido de alquileno e o etoxilado, foram os mais tóxicos para ambos os organismos, com valores médios de CE 50 inferiores a 4,5 mg L-1. Em relação à exposição crônica de D. similis ao efluente têxtil bruto (concentração 3%) foram observados efeitos subletais, como deposição de corante no sistema filtrador e má formação de ovos.
Title in English
Electron accelerator to reduce toxicity of textile effluent and chemicals applied during cotton dyeing
Keywords in English
dyes
electron beam accelerator
surfactants
textille effluents
toxicity
Abstract in English
The textile processing uses an important amount of water during their production, while generating effluents that have various types of chemicals, such as surfactants, peroxides, acids, salts and dyes. Considering their complexity, these effluents commonly have high toxic load and coloration. Advanced Oxidative Processes have been used to improve the treatment of this type of effluent, complementing the biological treatment. Electron beam irradiation has been proposed as a technology for treatment of textile effluents, in order to reduce toxicity, coloration, chemical oxygen demand, and other parameters. The objectives of this work were to evaluate the toxicity of chemical compounds used in the cotton fibers, and the textile effluent (containing red reactive dye 239) to aquatic organisms; and to evaluate the efficiency of electron beam irradiation in treatment of these contaminants. Acute toxicity assays were performed with aquatic organisms Vibrio fischeri bacteria and Daphnia similis crustacean. For chronic effect, D. similis crustacean was used, being evaluated the reproduction, sublethal effects and body length after 21 days exposure to textile effluent containing reactive dye Red 239. The effluent as well as organic compounds were irradiated in electron beam accelerator, with dose range between 0.5 and 15 kGy. The irradiation treatment improved the toxicity, color, chemical oxygen demand and total organic carbon of the effluent. Regarding acute toxicity for raw effluent, the mean EC 50% was between 2.93 ± 0.13 and 9.28 ± 0.32 for D. similis and 5.65 ± 0.16 and 8.40 ± 1.45 for V. fischeri. The electron beam treatment was effective in reducing the toxicity of the samples, 5 kGy: EC 50% = 16.36 ± 5.37, representing 61.43% toxicity removal for D. similis and 15.05 ± 2.93, 50.73% toxicity removal for V. fischeri. While 10 kGy resulted in over 70% of acute effects removal for both organisms. Regarding color reduction, 5 kGy resulted in > 95% efficiency. Among the surfactants analyzed, the nonionic alkylene oxide and the ethoxylate were more toxic to both organisms, with mean EC 50 values below 4.5 mg L-1. For the chronic measurements, D. similis exposed to raw textile effluent (concentration 3%), sublethal effects were observed, such as dye deposition in the filtering system and eggs malformation.
 
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2020GarciaEmprego.pdf (5.67 Mbytes)
Publishing Date
2020-09-22
 
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