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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/12573| Título: | Fotocatálise homogênea aplicada ao tratamento de efluente laboratorial |
| Título(s) alternativo(s): | Homogeneous photocatalysis applied to laboratory effluent treatment |
| Autor(es): | Liberalli, Renata Luise Mertz Lisboa, Suelen Ruiz |
| Orientador(es): | Mees, Juliana Bortoli Rodrigues |
| Palavras-chave: | Peróxido de hidrogênio Diagnóstico de laboratório Radiação ultravioleta Hydrogen peroxide Diagnosis, Laboratory Ultraviolet radiation |
| Data do documento: | 30-Nov-2017 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Medianeira |
| Citação: | LIBERALLI, Renata Luise Mertz; LISBOA, Suelen Ruiz. Fotocatálise homogênea aplicada ao tratamento de efluente laboratorial. 2017. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Ambiental) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2017. |
| Resumo: | Efluentes laboratoriais, mesmo não sendo muito estudados no Brasil, apresentam grande potencial poluidor. Este estudo mostra a possibilidade da aplicação da fotocatálise homogênea (H2O2/UV) para a degradação da matéria orgânica residual de um efluente laboratorial por meio da remoção da DQO. Foi desenvolvido na estação de tratamento de efluentes (ETE) de um laboratório de análises físico-químicas, microbiológicas, de sementes, sorológicas, sensoriais e de sanidade ambiental, sendo dividido em três etapas: diagnóstico, prognóstico e propostas de melhorias. A etapa do diagnóstico teve como intuito, o levantamento e análise de dados obtidos in loco, assim como, das informações fornecidas pelo próprio laboratório. O prognóstico consistiu em propor soluções que atendessem às necessidades da planta de tratamento, além de fornecer as eficiências de cada uma das unidades de tratamento (caixa de separação, caixa de coalescência, tanque de equalização, tanque de coagulação, floculação e sedimentação e filtros de polimento). Após esta etapa, houve a proposição do processo de fotocatálise homogênea, o qual baseia-se na combinação do oxidante peróxido de hidrogênio (H2O2) e irradiação de luz ultravioleta (UV). Por meio de experimentos preliminares, os ensaios foram realizados por um período de 3 horas, em um fotorreator, operado em batelada, revestido internamente com papel alumínio e equipado com uma lâmpada de mercúrio de 250W. Este sistema contou com dois agitadores magnéticos e dois béqueres de 250 mL. O planejamento inicial fatorial 22, baseou-se nos fatores pH e concentração de H2O2. O pH compreendeu em correções do efluente bruto para os valores 5, 7 e 9, adicionado concentrações de 200, 500 e 800 ppm a partir de uma solução de H2O2 (30%), tendo como variável resposta a remoção (%) de matéria orgânica residual, mais especificamente, da demanda química de oxigênio (DQO). Visando a otimização do planejamento inicial, realizou-se o delineamento composto central rotacional (DCCR), onde houve o deslocamento da faixa de pH para 3, 4 e 5, não havendo alteração nas concentrações de H2O2, tendo alcançado maiores remoções de DQO (77,33% e 72,21%) nas condições pH 5; 200 ppm e pH 3; 200 ppm. Por fim, analisou-se a cinética de remoção da DQO no processo de fotocatálise homogênea, retirando alíquotas em tempos determinados, por um período de 6 horas. Por meio da função de desejabilidade, do software Statistica 10.0, encontrou-se as condições ótimas para a fotodegradação da matéria orgânica, ou seja, pH 5,41 e concentração 77 ppm. Modelos cinéticos foram testados para avaliar qual descreveria de forma mais adequada a variação da concentração de DQO no tempo. O modelo linear de pseudo-segunda ordem ajustou-se mais aos dados experimentais, apresentando R2 igual a 94%. |
| Abstract: | Laboratory effluents, although not much studied in Brazil, present a great polluting potential. This study shows the possibility of applying homogeneous photocatalysis (H2O2/ UV) to the degradation of residual organic matter from a laboratory effluent by removing COD. It was developed in the effluent treatment plant (ETP) of a laboratory of physical-chemical, microbiological, seed, serological, sensorial and environmental sanitation analyzes, being divided into three stages: diagnosis, prognosis and proposals for improvements. The purpose of the diagnostic phase was to collect and analyze data obtained locally, as well as the information provided by the laboratory. The prognosis was to propose solutions that would meet the needs of the treatment plant, as well as to provide the efficiencies of each treatment units (separation box, coalescing box, equalization tank, coagulation, flocculation and sedimentation tank and polishing). After this step, the homogeneous photocatalysis process was proposed, which is based on the combination of the oxidant hydrogen peroxide (H2O2) and irradiation of ultraviolet (UV) light. By means of preliminary experiments, the tests were carried out for a period of 3 hours in a photoreactor, batch operated, internally coated with aluminum foil and equipped with a 250W mercury lamp. This system had two magnetic stirrers and two 250 mL beakers. The initial factorial design 22, is based on the pH and H2O2 concentration factors. The pH comprised corrections of the raw effluent for the values 5, 7 and 9, adding concentrations of 200, 500 and 800 ppm from a solution of H2O2 (30%), having as response variable the removal (%) of organic matter residual, more specifically, the chemical oxygen demand (COD). In order to optimize the initial planning, the central rotational compound design (CRCD) was designed, where the pH range was shifted to 3, 4 and 5, with no change in H2O2 concentrations, reaching higher COD removals (77,33% and 72,21%) under the conditions pH 5; 200 ppm and pH 3; 200 ppm. Finally, the kinetics of COD removal in the homogeneous photocatalysis process were analyzed, removing aliquots at determined times, for a period of 6 hours. The Statistica 10.0 software showed the optimum conditions for the photodegradation of the organic matter, that is, pH 5.41 and concentration 77 ppm. Kinetic models were tested to evaluate which would most appropriately describe the change in COD concentration over time. The linear model of pseudo-second order was more adjusted to the experimental data, with R2 equal to 94%. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/12573 |
| Aparece nas coleções: | MD - Engenharia Ambiental |
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