Staff View: Tratamento de corantes têxteis através de processos Fenton : desempenho catalítico de reações homogêneas e heterogêneas, cinética de degradação e ensaios ecotoxicológicos

Tratamento de corantes têxteis através de processos Fenton : desempenho catalítico de reações homogêneas e heterogêneas, cinética de degradação e ensaios ecotoxicológicos

Indústrias têxteis contribuem significativamente para a poluição de águas superficiais, dado que seu processo produtivo gera grandes volumes de efluentes. Estes apresentam intensa coloração, sendo compostos por substâncias de difícil degradação que afetam o meio ambiente. Posto que os tratamentos co...

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Main Author:	SANTANA, Rayany Magali da Rocha
Other Authors:	DUARTE, Marta Maria Menezes Bezerra
Format:	masterThesis
Language:	por
Published:	Universidade Federal de Pernambuco 2020
Subjects:	Engenharia Química DQO Ecotoxicidade Efluente têxtil Pirita Reações fotocatalíticas
Online Access:	https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/37773
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spelling	ir-123456789-377732020-09-01T05:10:14Z Tratamento de corantes têxteis através de processos Fenton : desempenho catalítico de reações homogêneas e heterogêneas, cinética de degradação e ensaios ecotoxicológicos SANTANA, Rayany Magali da Rocha DUARTE, Marta Maria Menezes Bezerra NAPOLEÃO, Daniella Carla http://lattes.cnpq.br/9271685376427195 http://lattes.cnpq.br/2069994676017059 http://lattes.cnpq.br/7559401567410729 Engenharia Química DQO Ecotoxicidade Efluente têxtil Pirita Reações fotocatalíticas Indústrias têxteis contribuem significativamente para a poluição de águas superficiais, dado que seu processo produtivo gera grandes volumes de efluentes. Estes apresentam intensa coloração, sendo compostos por substâncias de difícil degradação que afetam o meio ambiente. Posto que os tratamentos convencionais de efluentes são limitados, faz-se necessário empregar alternativas, como os processos oxidativos avançados (POA), que são capazes de degradar poluentes. Dentre os tipos de POA, o foto-Fenton vem sendo aplicado no tratamento de efluentes têxteis. Logo, a degradação dos corantes têxteis preto direto 22, vermelho direto 23, vermelho direto 227 e azul reativo 21, presentes em mistura aquosa, foi investigada mediante emprego do POA foto-Fenton homogêneo (FeSO₄) e heterogêneo (pirita comercial). Determinou-se a eficiência do tratamento com base na degradação do grupo cromóforo, via espectrofotometria de UV/Vis e pela conversão da matéria orgânica. A influência do pH inicial da solução e as concentrações de ferro e H₂O₂ utilizadas foram avaliadas a fim de determinar as melhores condições experimentais. Através de ensaios para ambos POA, verificou-se uma maior eficiência em pH 3, empregando 100 mg∙L⁻¹ de H₂O₂ por 60 min. Na reação homogênea, utilizou-se 4 mg∙L⁻¹ de Fe, enquanto na heterogênea empregou-se 0,5 g∙L⁻¹ de pirita, obtendo-se degradações de 98,19 e 99,74%, com taxas de conversão da matéria orgânica de 92,52 e 95,03%, respectivamente. Visto a cinética da degradação para diferentes concentrações iniciais, foi verificado que os modelos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e o proposto por Behnajady, Modirshahla e Ghanbary descreveram com precisão superior a 91% o decaimento da concentração da mistura de corantes através dos POA. Ao avaliar a toxicidade das soluções tratadas constatou-se que os processos podem ter formado intermediários tóxicos, visto que o desenvolvimento natural de sementes, bactérias e molusco foi afetado. No entanto, a Artemia Salina não apresentou sensibilidade às amostras. Ademais, as condições de degradação estabelecidas para os POA homogêneo e heterogêneo foram usadas para degradar um efluente têxtil sintético (ES), que necessitou de um maior tempo de exposição (180 min) e [H₂O₂] (900 mg∙L⁻¹) para garantir 94,49% e 94,34% de eficiência dos respectivos tratamentos, com aproximadamente 5% da matéria orgânica. Empregando as mesmas condições experimentais do ES, tratou-se um efluente industrial bruto via processo foto-Fenton homogêneo, verificando que sua cor inicial foi removida em 92,53% (DFZ₄₃₆ₙₘ), 94,09% (DFZ₅₂₅ₙₘ) e 95,58% (DFZ₆₂₀ₙₘ); enquanto a DQO e DBO decaíram em 50,37 e 14,18%, respectivamente. Além disso, ao utilizar o POA para degradar um efluente previamente tratado na ETE da lavanderia, 100 mg∙L⁻¹ de H₂O₂ foi suficiente para atender, após 40 min, ao padrão de lançamento exigido pela legislação alemã, degradando 43,75% (DFZ₄₃₆ₙₘ), 32,14% (DFZ₅₂₅ₙₘ) e 50,00% (DFZ₆₂₀ₙₘ), respectivamente. Essa combinação entre o processo da indústria e o POA foto-Fenton homogêneo permitiu reduzir em 79,22% a DQO e 75,73% a DBO. Ao utilizar pirita não foram obtidos resultados consistentes para essa matriz. De um modo geral, os resultados demonstraram a adequabilidade dos POA foto-Fenton homogêneo e heterogêneo na degradação de corantes em solução aquosa e em ES; sendo necessários maiores estudos para remediar efluentes têxteis reais. CAPES Textile industries contribute significantly to surface water pollution, since their production process generates large volumes of effluents. These present intense color, being composed of substances of difficult degradation and that affect the environment. Since conventional effluent treatments are limited, it is necessary to employ alternatives, such as advanced oxidative processes (AOP), which are able to degrade pollutants. Amongst the types of AOP, photo-Fenton has been applied in the treatment of textile effluents. Therefore, the degradation of textile dyes black direct 22, direct red 23, direct red 227 and reactive blue 21, present in aqueous mixture, was investigated using the homogeneous (FeSO₄) and heterogeneous (commercial pyrite) photo-Fenton AOP. The treatment efficiency was determined based on the degradation of the chromophore group, via UV/Vis spectrophotometry and by the conversion of organic matter. The influence of the initial pH of the solution and the concentrations of iron and H₂O₂ used were evaluated in order to determine the best experimental conditions. Through tests for both AOP, a higher efficiency was verified in pH 3, using 100 mg∙L⁻¹ of H₂O₂ for 60 min. In the homogeneous and heterogeneous reaction, 4 mg∙L⁻¹ of Fe and 0.5 g∙L⁻¹ of pyrite was used, obtaining degradations of 98.19 and 99.74%, with organic matter conversion of 92.52 and 95.03%, respectively. Having seen the kinetic behavior of the degradation for different initial concentrations, it was verified that the pseudo-first order, pseudo-second order models and the one proposed by Behnajady, Modirshahla and Ghanbary described the concentration decay with more than 91% accuracy of the dye mixture through the AOP. When assessing the toxicity of the treated solutions, it was found that the processes may have formed toxic intermediates, since the natural development of seeds, bacteria and mollusca was affected. However, Artemia Salina showed no sensitivity to the samples. In addition, the degradation conditions established for homogeneous and heterogeneous AOP were used to degrade a synthetic textile effluent (SE), which required a longer exposure time (180 min) and [H₂O₂] (900 mg∙L⁻¹) to guarantee 94.49% and 94.34% efficiency of the respective treatments, with approximately 5% of the organic matter. Using the same experimental conditions as SE to degrade a raw industrial effluent via homogenous photo-Fenton process, it was found that the initial color was removed in 92.53% (DFZ₄₃₆ₙₘ), 94.09% (DFZ₅₂₅ₙₘ) e 95.58% (DFZ₆₂₀ₙₘ); while COD and BOD decreased by 50.37 and 14.48%, respectively. In addition, when using the AOP to degrade an effluent previously treated in the laundry WWTP, 100 mg∙L⁻¹ of H₂O₂ was sufficient to meet, after 40 min, the launch standard required by german legislation, degrading 43.75% (DFZ₄₃₆ₙₘ), 32.14% (DFZ₅₂₅ₙₘ) and 50.00% (DFZ₆₂₀ₙₘ), respectively. This combination between the industry process and the homogeneous photo-Fenton AOP allowed the COD to be reduced by 79.22% and the BOD by 75.73%. When using pyrite, consistent results were not obtained for this matrix. In general, the results demonstrated the suitability of homogeneous and heterogeneous photo-Fenton AOP in the degradation of dyes in aqueous solution and in SE; further studies are needed to remedy real textile effluents. 2020-08-31T17:22:21Z 2020-08-31T17:22:21Z 2020-02-18 masterThesis SANTANA, Rayany Magali da Rocha. Tratamento de corantes têxteis através de processos Fenton: desempenho catalítico de reações homogêneas e heterogêneas, cinética de degradação e ensaios ecotoxicológicos. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2020. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/37773 por openAccess Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal de Pernambuco UFPE Brasil Programa de Pos Graduacao em Engenharia Quimica
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description	Indústrias têxteis contribuem significativamente para a poluição de águas superficiais, dado que seu processo produtivo gera grandes volumes de efluentes. Estes apresentam intensa coloração, sendo compostos por substâncias de difícil degradação que afetam o meio ambiente. Posto que os tratamentos convencionais de efluentes são limitados, faz-se necessário empregar alternativas, como os processos oxidativos avançados (POA), que são capazes de degradar poluentes. Dentre os tipos de POA, o foto-Fenton vem sendo aplicado no tratamento de efluentes têxteis. Logo, a degradação dos corantes têxteis preto direto 22, vermelho direto 23, vermelho direto 227 e azul reativo 21, presentes em mistura aquosa, foi investigada mediante emprego do POA foto-Fenton homogêneo (FeSO₄) e heterogêneo (pirita comercial). Determinou-se a eficiência do tratamento com base na degradação do grupo cromóforo, via espectrofotometria de UV/Vis e pela conversão da matéria orgânica. A influência do pH inicial da solução e as concentrações de ferro e H₂O₂ utilizadas foram avaliadas a fim de determinar as melhores condições experimentais. Através de ensaios para ambos POA, verificou-se uma maior eficiência em pH 3, empregando 100 mg∙L⁻¹ de H₂O₂ por 60 min. Na reação homogênea, utilizou-se 4 mg∙L⁻¹ de Fe, enquanto na heterogênea empregou-se 0,5 g∙L⁻¹ de pirita, obtendo-se degradações de 98,19 e 99,74%, com taxas de conversão da matéria orgânica de 92,52 e 95,03%, respectivamente. Visto a cinética da degradação para diferentes concentrações iniciais, foi verificado que os modelos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e o proposto por Behnajady, Modirshahla e Ghanbary descreveram com precisão superior a 91% o decaimento da concentração da mistura de corantes através dos POA. Ao avaliar a toxicidade das soluções tratadas constatou-se que os processos podem ter formado intermediários tóxicos, visto que o desenvolvimento natural de sementes, bactérias e molusco foi afetado. No entanto, a Artemia Salina não apresentou sensibilidade às amostras. Ademais, as condições de degradação estabelecidas para os POA homogêneo e heterogêneo foram usadas para degradar um efluente têxtil sintético (ES), que necessitou de um maior tempo de exposição (180 min) e [H₂O₂] (900 mg∙L⁻¹) para garantir 94,49% e 94,34% de eficiência dos respectivos tratamentos, com aproximadamente 5% da matéria orgânica. Empregando as mesmas condições experimentais do ES, tratou-se um efluente industrial bruto via processo foto-Fenton homogêneo, verificando que sua cor inicial foi removida em 92,53% (DFZ₄₃₆ₙₘ), 94,09% (DFZ₅₂₅ₙₘ) e 95,58% (DFZ₆₂₀ₙₘ); enquanto a DQO e DBO decaíram em 50,37 e 14,18%, respectivamente. Além disso, ao utilizar o POA para degradar um efluente previamente tratado na ETE da lavanderia, 100 mg∙L⁻¹ de H₂O₂ foi suficiente para atender, após 40 min, ao padrão de lançamento exigido pela legislação alemã, degradando 43,75% (DFZ₄₃₆ₙₘ), 32,14% (DFZ₅₂₅ₙₘ) e 50,00% (DFZ₆₂₀ₙₘ), respectivamente. Essa combinação entre o processo da indústria e o POA foto-Fenton homogêneo permitiu reduzir em 79,22% a DQO e 75,73% a DBO. Ao utilizar pirita não foram obtidos resultados consistentes para essa matriz. De um modo geral, os resultados demonstraram a adequabilidade dos POA foto-Fenton homogêneo e heterogêneo na degradação de corantes em solução aquosa e em ES; sendo necessários maiores estudos para remediar efluentes têxteis reais.
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Tratamento de corantes têxteis através de processos Fenton : desempenho catalítico de reações homogêneas e heterogêneas, cinética de degradação e ensaios ecotoxicológicos

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