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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40594| Título: | Avaliação de desempenho de eletrodos de titânio e aço inox em reator de eletrocoagulação em batelada aplicado ao tratamento de esgoto sanitário sintético |
| Título(s) alternativo(s): | Performance evaluation of titanium and stainless steel electrodes in a batch electrocoagulation reactor applied to the treatment of synthetic domestic wastewater |
| Autor(es): | Merlotti, Claudia |
| Orientador(es): | Passig, Fernando Hermes |
| Palavras-chave: | Águas residuais - Purificação - Processo eletrolítico Águas residuais - Purificação - Remoção de fosfato Reação de oxidação-redução Eletrodos Eletroquímica Sewage - Purification - Electrodialysis process Sewage - Purification - Phosphate removal Oxidation-reduction reaction Electrodes Electrochemistry |
| Data do documento: | 12-Mar-2026 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | MERLOTTI, Claudia. Avaliação de desempenho de eletrodos de titânio e aço inox em reator de eletrocoagulação em batelada aplicado ao tratamento de esgoto sanitário sintético. 2026. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2026. |
| Resumo: | A insuficiência do tratamento de esgotos sanitários no Brasil é um desafio significativo para a preservação ambiental e a saúde pública. A eletrocoagulação surge como uma alternativa complementar promissora, baseada na geração de espécies coagulantes por reações eletroquímicas para a remoção de poluentes; contudo, a baixa durabilidade dos eletrodos convencionais motiva a busca por materiais mais estáveis. Este trabalho avaliou o desempenho de eletrodos de titânio (ânodo) e aço inoxidável (cátodo) em um reator em batelada (8,9 L) aplicado ao tratamento de esgoto sanitário sintético, investigando a intensidade de corrente (1,5–10 A), o tempo de eletrólise e os efeitos da aeração, condutividade (NaCl), número de eletrodos, área anódica submersa, tempo de sedimentação e perda de massa dos eletrodos. O desempenho foi avaliado pela remoção de Demanda Química de Oxigênio (DQO) e fósforo total, com monitoramento de pH, turbidez e condutividade elétrica, comparando amostras integrais e centrifugadas. Os resultados demonstraram elevada eficiência na remoção de fósforo, com comportamento rápido e estável, atingindo valores superiores a 98% em 30 min (≥ 5 A). Por outro lado, a remoção da DQO foi limitada, atingindo valor máximo de 41% (5 A; 60 min). A aeração (Q_ar = 0,5 L·min⁻¹) aumentou a remoção da DQO nos instantes iniciais, indicando benefício associado ao regime hidrodinâmico e à formação de flocos. A adição de NaCl (1–2 g·L⁻¹) não promoveu ganho na remoção da DQO centrifugada, mantendo a remoção de fósforo praticamente completa nas condições avaliadas. A ampliação da área anódica e o tempo de sedimentação favoreceram a remoção de sólidos, reduzindo a turbidez, sem aumento significativo na remoção da matéria orgânica dissolvida. A análise gravimétrica confirmou o caráter não sacrificial do titânio, com desgaste do ânodo de 4,65 mg/cm² e perda do cátodo de aço inoxidável praticamente desprezível (0,02 mg/cm²), evidenciando elevada estabilidade operacional. Conclui-se que o sistema Ti–aço inoxidável apresenta potencial para a remoção de fósforo, configurando alternativa tecnológica viável, embora a remoção da matéria orgânica dissolvida tenha se mostrado limitada nas condições avaliadas. |
| Abstract: | The inadequate treatment of domestic wastewater in Brazil remains a significant concern for environmental protection and public health. Electrocoagulation has been investigated as a complementary treatment technology based on the electrochemical generation of coagulant species for pollutant removal; however, the limited durability of conventional electrodes motivates the search for more stable materials. This study evaluated the performance of titanium (anode) and stainless steel (cathode) electrodes in a batch reactor (8.9 L) applied to the treatment of synthetic domestic wastewater. The effects of current intensity (1.5–10 A), electrolysis time, aeration, conductivity (NaCl), number of electrodes, submerged anodic area, settling time, and electrode mass loss were investigated. Process performance was assessed in terms of chemical oxygen demand (COD) and total phosphorus removal, with monitoring of pH, turbidity, and electrical conductivity, comparing raw and centrifuged samples. High phosphorus removal efficiency was achieved, exceeding 98% within 30 min (≥ 5 A), with rapid and stable behavior. In contrast, COD removal was limited, reaching a maximum of 41% (5 A; 60 min). Aeration (Q_ar = 0.5 L·min⁻¹) enhanced initial COD removal, likely due to improved hydrodynamic conditions and floc formation. The addition of NaCl (1–2 g·L⁻¹) did not improve COD removal in centrifuged samples, while phosphorus removal remained nearly complete under the evaluated conditions. Increasing the anodic area and settling time primarily promoted solid removal, reducing turbidity, without a significant increase in dissolved organic matter removal. Gravimetric analysis confirmed the non-sacrificial behavior of titanium, with anodic wear of 4.65 mg/cm² and negligible mass loss of the stainless steel cathode (0.02 mg/cm²), indicating high operational stability. Overall, the Ti–stainless steel system shows potential for phosphorus removal; however, dissolved organic matter removal remained limited under the investigated operating conditions. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40594 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental |
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