Estudo da Remediação de efluente sintético contaminado com BTX através do tratamento acoplado (Eletrooxidação e Adsorção)

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Ambiental

Autores

Almeida, C.C. (UFRN) ; Nobrega, D.R.S. (UFRN) ; Melo, M.J.M. (UFRN) ; Martinez-huitle, C.A. (UFRN) ; Silva, D.R. (UFRN)

Resumo

Tecnologia eletroquímica e a adsorção vêm se mostrando alternativas promissoras no tratamento de águas e efluentes para a remoção de compostos orgânicos. Neste trabalho, foi avaliado o tratamento acoplado da adsorção com perlita e da eletrooxidação utilizando o eletrodo de Ti/PbO2 na degradação de BTX dissolvidos em efluente sintético. Foram feitas análises de espectrofotometria de UVvis,DQO, e a avaliação do consumo energético na degradação dos compostos. Os espectros obtidos na DQO e no UV-vis mostraram que o tratamento acoplado teve maior eficiência na degradação do BTX quando comparado ao Tratamento Eletrooxidativo de densidade de corrente de 30mA.cm-2. A avaliação do consumo energético se mostrou proporcional às densidades de corrente, sendo maior o consumo em maiores densidades.

Palavras chaves

BTX; Eletooxidação; Adsorção

Introdução

A poluição da água devido ao desenvolvimento industrial tem sido um sério problema nos últimos anos, especialmente nos países em desenvolvimento. O vazamento de combustíveis como a gasolina, diesel, e lubrificantes nos tanque de armazenamento, e nos transportes de oleodutos, introduz os compostos BTEX (benzeno, tolueno, xileno e etilbenzeno) no ambiente, incluindo o ar, solo e água (JINDROVA, 2002). Há preocupações sobre os efeitos adversos à saúde desses compostos, por serem altamente nocivos causando cancro, irritação das membranas mucosas, e alterações hematológicas. Portanto, a remoção de BTEX de água e de águas residuais se torna um fator essencial (NOURMORADI, 2012). Alguns métodos de tratamento tais como a oxidação química e adsorção têm sido bem sucedidos ao serem utilizados para a remoção de poluentes de águas e efluentes. O presente trabalho, propôs-se o uso integrado das tecnologias de eletrooxidação (EO) e adsorção utilizando eletrodo de Ti/PbO2 como ânodo na oxidação anódica, e a perlita como material adsorvente.

Material e métodos

A fim de avaliar o tratamento acoplado da adsorção com perlita e da eletrooxidação utilizando os eletrodos de Ti/PbO2 na degradação de BTX dissolvidos em efluente sintético, o qual foi produzido com uma concentração de 400 ppm de BTX, usando como eletrólito o Na2SO4 0,1M, foi Inicialmente realizado um estudo eletroquímico em batelada para avaliar a melhor eficiência na remoção dos poluentes de três diferentes densidade de corrente elétrica aplicada (J= 10, 20 e 30 mA cm-²) para o tratamento de 500 mL de efluente por 180 minutos em temperatura ambiente, a fim de utilizá-la como parâmetro no acoplamento dos tratamentos. Os ensaios acoplados de adsorção e eletrooxidação (EO) foram realizados em batelada utilizando-se três diferentes massas de perlita (0,75 mg, 1,0 g e 1,25 g). Após a adsorção, a solução foi filtrada e submetida ao tratamento eletroquímico com uma densidade de corrente fixa que fora estudada inicialmente e mostrou resultados relevantes. Durante todos os experimentos foram coletadas alíquotas de 5 mL a cada meira hora durante 180 minutos e estas foram submetidas a análises de espectrofotometria de UV-vis e Demanda Química de Oxigênio. Por fim, foi realizada uma avaliação para estimar o consumo energético necessário para remover uma quantidade significativa de compostos orgânicos. O consumo energético (CE), expressa a quantidade de energia consumida no processo para degradar-se uma unidade de massa da molécula orgânica, este consumo em kWh/m3 para cada experimento será determinado através da Equação:W = (E x I x t)/(1000 x Vt) . Onde: W = consumo energético (kWh/m3); E = potencial aplicado (volts); I=intensidade de corrente de eletrólise (Ampere); Vt = volume de efluente tratado (m3); t = tempo total de eletrólise (horas).

Resultado e discussão

Pode-se observar através dos espectros (Fig 1), que no tratamento eletrooxidativo (EO) ao utilizar a densidade de corrente de 30mA.cm-2, há uma rápida degradação do BTX durante 30 minutos de eletrólise. Isso pode ser explicado pela maior produção de radicais hidroxilas na superfície do eletrodo de Ti/PbO2, já que este material eletrocatalítico é considerado um ânodo não- ativo. Por sua vez, esses intermediários vão sendo eliminados da solução no decorrer do tempo. A densidade de corrente de 30mAcm-2 foi utilizada no estudo acoplado e através dos espectros pode-se indicar que houve uma eliminação significativa do BTX, ao invés do tratamento EO individualmente. Na adsorção com perlita, a eliminação dos poluentes orgânicos ocorreu através de uma adsorção química e física na superfície do adsorvente, o que provocou uma menor produção de intermediários. O decaimento da matéria orgânica também foi monitorado mediante a DQO através da espectrofotometria. Os resultados obtidos mostram (figura 1H) que o tratamento acoplado teve maior eficiência na degradação da carga orgânica (BTX e intermediários) quando comparado ao tratamento EO de densidade de corrente 30 mAcm-2. A Tabela 1 mostra que o consumo de energia se mostra proporcional no tratamento EO, isto é, para maiores densidades de correntes, maior será o consumo de energia e custos, logo, a aplicação da densidade de corrente de 10mA.cm-2 no tratamento EO tornou o processo mais econômico, além de ter como vantagem uma menor produção de intermediários durante a oxidação vistos através dos espectros de UV-vis. A utilização da densidade de corrente de30mAcm-2 no tratamento acoplado não teve diferenças significativas em relação ao custo e ao consumo, mas, ainda assim, obtiveram melhores resultados quando comparado ao tratamento EO.

Espectros do UV-vis das oxidações eletroquímicas do BTX durante o tratamento eletrooxidativo (A,B,C), o tratamento acoplado (D,E,F) e DQO (G).


Avaliação do Consumo Energético e Custos na degradação do BTX em efluente sintético durante o tratamento Eletrooxidativo e Acoplado (Adsorção + Eletro

Conclusões

Pode-se inferir que em todos os tratamentos observa-se a eliminação do BTX, sendo o tratamento acoplado mais eficiente na degradação. O tratamento eletroquímico(EO) se torna mais econômico quando aplicado a baixas densidades de corrente. O tratamento acoplado pode ter vantagens no tratamento de efluentes, pois além de demonstrar melhores eficiências, une duas tecnologias limpas e de baixo custo. Novos estudos estão sendo desenvolvidos com intuito de trabalhar com densidades de correntes mais baixas e o e emprego da adsorção com perlita a fim de favorecer uma maior eliminação dos contaminantes.

Agradecimentos

Os autores agradecem a CAPES pelo fomento e ao laboratório de pesquisa LEAA pelo espaço cedido.

Referências

Jindrova E, Chocova M, Demnerova K, Brenner V. Bacterial aerobic degradation of benzene, toluene, ethylbenzene and xylene. Folia Microbiol. (Praha) 47: 83–93, 2002.

NOURMORADI, H., NIKAEEN, M., M. KHIADANI. Removal of benzene, toluene, ethylbenzene and xylene (BTEX) from aqueous solutions by montmorillonite modified with nonionic surfactant: Equilibrium, kinetic and thermodynamic study. Chemical Engineering Journal, 191, p. 341-348, 2012.