Materiais avançados e inteligentes com sustentabilidade: resíduos sólidos industriais, nanotecnologia, zeólitas, geopolímeros e processamento de minerais industriais - Otimização por simulações computacionais da fluidodinâmica do reator de membrana fotocatalítico utilizado na remoção de oxitetraciclina no tratamento de águas residuais

Abstract

A pesquisa em questão foi desenvolvida em cima do reator de membrana fotocatalítico utilizado no artigo de VILAR (2020) sobre a degradação da oxitetraciclina de águas residuais utilizando luz UVC e peróxido de hidrogênio, com um catalisador de dióxido de titânio na membrana. A oxitetraciclina é um antibiótico de amplo espectro bastante utilizado na medicina e mais ainda na medicina veterinária, pois é eficiente contra uma gama enorme de patógenos. A parte do medicamento não metabolizada acaba saindo nas fezes e na urina dos seres humanos ou dos animais que a utilizam, fazendo com que esse medicamento vá parar em águas superficiais, visto que os tratamentos convencionais de água não conseguem degradar essa substância. O foco da pesquisa foi aprimorar a fluidodinâmica do reator de membrana por meio de simulações computacionais efetuadas no software COMSOL Multiphysics®. Nas etapas iniciais, buscou-se construir o reator dentro do software para posteriormente computar a simulação da fluidodinâmica. Foi-se avaliado que a fluidodinâmica se desenvolvia em regime laminar dentro do anel entre a membrana e o tubo de quartzo externo, parte denominada ‘gap’. A partir disso, utilizamos o módulo ‘Laminar Flow’ para efetuar as devidas simulações, primeiramente em estado estacionário, alterando um parâmetro por vez, para entender a influência de cada alteração de cada parâmetro. Após isso, na segunda etapa do projeto, foi utilizado o módulo ‘Transport of Diluted Species’ para realizar simulações computacionais em regime transiente e avaliar como o pulso de um traçador percorre o reator, a concentração desse traçador ao longo do reator e também o tempo de residência, para podermos avaliar quais modelos de otimização se mostraram mais eficientes.