Corpo Discente - Egressos
Mauro Cosme de Carvalho Goes
| Título | (Bio)Floculantes Como Auxiliares nos Processos de Eletrocoagulação e Flotação Por Ar Dissolvido | ||||||||||||||||||||||||
| Data da Defesa | 08/06/2021 | ||||||||||||||||||||||||
| Download | Visualizar a Tese(5.39MB) | ||||||||||||||||||||||||
Banca
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| Palavras-Chaves | Eletrofloculação/Eletrocoagulação; Pectina; SDS; Azul de metileno. | ||||||||||||||||||||||||
| Resumo | A presença de corantes têxteis em águas naturais, em função das suas características marcantes, ainda representa um capítulo atual e grave da ação antrópica. Esses compostos bloqueiam a penetração da luz, aumentam o consumo do oxigênio dissolvido, são cancerígenos, persistentes e de difícil remoção. O tratamento do efluente têxtil se torna complexo em função da diversidade de corantes e de fibras disponíveis, exigindo condições também diversas de tratamentos das fibras e de tingimento. Neste trabalho foram estabelecidas condições para o tratamento de um efluente sintético (solução de azul de metileno, AM) por uma técnica de caráter geral (eletrocoagulação, EC), combinando-a com alguns processos auxiliares (flotação por ar dissolvido, FAD; agentes floculantes naturais e surfactantes). O primeiro trabalho (cap. 3) abordou a otimização do processo combinado EC-FAD sem uso de floculantes. Para esse fim, empregou-se um planejamento experimental sequencial estratégico. Inicialmente foi realizado um planejamento fatorial fracionário (PFF), para uma análise exploratória, seguido de um delineamento composto central rotacional (DCCR). Foram avaliadas seis variáveis independentes: pares de eletrodos, espaçamento entre eletrodos (cm), tempo (min), pH inicial, diferença de potencial (V) e pressão por ar dissolvido (atm). As variáveis dependentes escolhidas foram: cor (uH), pH final, turbidez (NTU) e taxa de remoção do corante (%). A análise exploratória por meio do PFF mostrou que todas as variáveis independentes foram estatisticamente significativas (p<0,05). No DCCR as variáveis cor e percentual de remoção do corante apresentaram uma falta de ajuste significativa (p<0,05). As condições alcançadas na otimização foram: 4 pares de eletrodos, espaçamentos de 2,5 cm, 203 min, pH inicial 4, ddp=32 V e sem pressão por ar dissolvido. Nessas condições, os resultados alcançados foram 163 uH (cor), 6,53 (pHf), 47 NTU (turbidez), e 66% (remoção). O segundo trabalho (cap. 4) abordou um tratamento complementar para a remoção do corante remanescente, após o estabelecimento das melhores condições de EC-FAD. Para tal finalidade, os floculantes pectinas naturais (extraídas da laranja e maracujá), pectina cítrica comercial e o surfactante dodecil sulfato de sódio (SDS), foram usados como agentes de melhoria do processo de EC. Um DCCR foi usado para otimizar a atividade floculante das pectinas e coprecipitação do AM por floculação iônica do SDS. As pectinas foram caracterizadas por FTIR e os graus de esterificação foram calculados. As melhores condições foram usadas, in situ, no sistema eletroquímico, e ex situ, após a etapa eletroquímica, para avaliar remoções complementares. A concentração 0,05 mmol L -1 de SDS reduziu o tempo de tratamento de 203 para 60 min com cinética de segunda ordem removendo 99% do AM. As pectinas apresentaram limitações quando expostas ao tratamento eletroquímico. No tratamento ex situ, as pectinas comercial e da laranja aumentaram a remoção de 66% para 77,1%, reduzindo cor e turbidez do efluente. O SDS apresentou remoção complementar 36,8% (total 99,8%) para o corante, 100% para cor e 99,2% para turbidez. | ||||||||||||||||||||||||
| Abstract | The presence of dyes in natural waters, due to their remarkable characteristics, still represents a current and tragic chapter of anthropic action. These compounds are carcinogenic, persistent and difficult to remove; they also block the penetration of light, which causes the decrease of dissolved oxygen. The treatment of textile effluent can be a complex process, due to the diversity of dyes and fibers available, requiring different conditions for fiber treatments and dyeing. In this work, conditions were established for the treatment of a synthetic effluent (methylene blue solution, AM) by a general technique (electrocoagulation, EC), combining it with some auxiliary processes (dissolved air flotation, DAF; flocculating agents and surfactants). This work’s third chapter addresses optimization of the combined EC-DAF process without flocculants. For this purpose, strategic sequential experimental planning was employed. Initially, fractional factorial planning (FFP) was carried out, for an exploratory analysis, followed by a rotational central composite design (DCCR). Six independent variables were assessed: electrode pairs, electrode spacing (cm), time (min), initial pH, potential difference (V), and dissolved air pressure (atm). The dependent variables chosen were color (HU), final pH, turbidity (NTU), and dye removal rate (%). The exploratory analysis using the FFD showed that all independent variables were statistically significant (p<0.05). In the CCRD, the color and dye removal percentage variables presented a significant lack of adjustment (p<0.05). The conditions achieved after the optimization were: 4 pairs of electrodes, spacings of 2.5 cm, 203 min, initial pH 4, PD=32 V, and no dissolved air pressure. Under these conditions, the results achieved were 163 HU (color), 6.53 (pHf), 47 NTU (turbidity), and 66% (removal). This work’s fourth chapter addresses a complementary treatment for the removal of the remaining dye, after establishing the best EC-DAF conditions. For this purpose, natural pectins flocculants (extracted from orange and passion fruit), commercial citrus pectin and dodecyl sodium sulfate (SDS) surfactant, were used as improvement agents of the EC processes. A DCCR was used to optimize the flocculating activity of the pectins and coprecipitation of AM by ion flocculation of SDS. The pectins were characterized by FTIR and the degrees of esterification were calculated. The best conditions have been used, in situ, in the electrochemical system, and ex situ, after the electrochemical stage, to evaluate complementary removals. The 0.05 mmol SDS concentration reduced the treatment time of 203 to 60 min with second order kinetics by removing 99% of AM. The pectins presented limitations when exposed to the electrochemical treatment. In ex situ treatment, commercial and orange pectins increased removal from 66% to 77.1%, reducing color and turbidity of the effluent. The SDS presented complementary removal of 36.8% (total 99.8%) for the dye, 100% for color and 99.2% for turbidity. | ||||||||||||||||||||||||
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