Processo foto-fenton solar mediador por ferrioxalato (FeOx/H2O2/UV) aplicado ao tratamento de efluente têxtil

Abstract

O processo foto-Fenton é um Processo Oxidativo Avançado (POA) que consiste na reação de íons ferrosos com peróxido de hidrogênio. Este possui elevado poder de degradação de compostos persistentes, como os corantes, porém necessita de pH igual a 2,8 para atingir máxima degradação de poluentes sendo esta considerada a grande desvantagem do sistema. A inclusão de complexos de ferro no processo foto-Fenton tem sido encarada como uma alternativa para a estabilização do ferro, evitando sua precipitação em faixa mais ampla de pH. O complexo ferrioxalato de potássio (FeOx) é capaz, ainda, de aumentar consideravelmente o rendimento quântico de geração de Fe2+, produzindo maior quantidade de radicais hidroxila e evitar a formação de outros complexos poluentes. Aplicações mais interessantes referem-se ao uso de radiação solar, pois o FeOx estende a faixa de absorção para a região do visível, fazendo maior proveito desta fonte de radiação além de reduzir custos com lâmpadas e energia. Neste contexto, o objetivo geral deste trabalho foi avaliar a eficiência do processo foto-Fenton solar mediado por ferrioxalato (FeOx/H2O2/UV) na remoção da cor e carga orgânica de efluentes têxteis, bruto (EB) e pós-tratamento de lodos ativados (EP), sob as variações sazonais de incidência de radiação, temperatura e características do efluente durante o período de um ano. Os ensaios em escala piloto foram realizados em um reator Composto Parabólico Concentrado (CPC), o qual operou os efluentes simultaneamente em ensaios distribuídos ao longo do ano com duração de 90 minutos cada. Foram administradas dosagens decrescentes de peróxido de hidrogênio de 150, 125, 100, 75, 50, 25 mg.L-1, concentração de ferro de 50 mg.L-1, complexado com oxalato, e pH 5. Os resultados demostraram elevada capacidade de descoloração do processo com porcentagens de remoção da cor de 78% e 94,4% para EB e EP, respectivamente. Foi possível notar a grande diferença na redução dos espectros de absorção entre os dias ensolarados (EDS) e nublados (EDN). Em função da adição do complexo de ferro houve um grande aumento na turbidez, sólidos totais e sólidos suspensos de ambos efluentes. A degradação do complexante durante o processo no EP em dias ensolarados resultou na elevada sedimentabilidade dos sólidos do efluente final, originando um efluente clarificado. O sobrenadante de EP apresentou valores de ferro abaixo de 15 mg.L-1, concentração máxima exigida pela legislação para lançamento de efluentes. De maneira geral, conclui-se que o FeOx/H2O2/UV solar apresentou resultados positivos em ensaios ensolarados, diferentemente dos ensaios com tempo nublado.<br>

Abstract: The photo-Fenton process is an Advanced Oxidative Process (AOP) which is powerful in the degradation of persistent compounds, such as dyes, however, it requires pH 2,8 to reach maximum degradation of pollutants, which is considered this system greatest disadvantage. The inclusion of iron complexes to the photo-Fenton process has been seen as an alternative to stabilize iron, preventing its precipitation in a broader pH band. The potassium ferrioxalate complex is also able to increase considerably the amount of Fe2+ generated, producing higher number of hydroxyl radicals and preventing the formation of other pollutant complexes. More interesting applications regard the use of solar radiation since the FeOx expands the absorption band to the visible region, taking advantage of this radiation source in addition to reducing costs with lamps and energy. In such context, the main aim of this study was to evaluate the efficacy of the solar photo-Fenton process mediated by ferrioxalate (FeOx/H2O2/UV) in color removal and the organic load of textile effluents, crude (EB) and after the activated mud treatment (EP), under seasonal variations of radiation incidence, temperature and effluent characteristics throughout the period of a year. The tests in a pilot scale were carried out in a reactor Compound Parabolic Concentrator (CPC), which operated simultaneously with two effluents in testes distributed along the year with the duration of 90 minutes each. Decreasing doses of hydrogen peroxide, 150, 125, 100, 75, 50, 25 mg.L-1, were introduced, and the iron complexed with oxalate concentration was 50 mg.L-1 and pH 5. The results revealed the process high discoloration ability with 78% and 94,4% maximum color removal percentages for EB and EP, respectively. It was possible to observe the difference in reduction in the absorption spectra between sunny (EDS) and cloudy days (EDN). Due to the iron complex addition, there was great increase in turbidity, total solids and suspended solids for both effluents. The complexant degradation during the process in EP on sunny days resulted in high settleability of the solids in the final effluent, originating a light effluent. The EP supernatant presented iron values below 15 mg.L-1, the maximum concentration required by the law for effluent release. The general conclusion was that the FeOx/H2O2/UV presented positive results in tests on sunny days, unlike the results presented on cloudy days.