ESTUDOS
DE OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO FOTOCATALÍTICO NO
TRATAMENTO DO EFLUENTE PAPELEIRO KRAFT E1.
Renato
Sanches Freire (PG)1, Patrício Peralta-Zamora
(PQ)2, Lauro Tatsuo Kubota (PQ)1 e Nelson Durán
(PQ)1
1
Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas
- UNICAMP, C.P. 6154, CEP 13083-970. Campinas-SP, Brasil –
rsfreire@iqm.unicamp.br
2
Departamento de Química, Universidade Federal do Paraná
palavras-chave:
remediação ambiental, processos oxidativos avançados,
planejamento fatorial.
INTRODUÇÃO
A
indústria de papel e celulose é uma das fontes
antrópicas que mais contribui para o processo de contaminação
do meio ambiente por compostos organoclorados, os quais são
originados principalmente no processo de branqueamento da polpa
celulósica. Muitas destas substâncias, tais como
clorofenóis, cloroligninas e dioxinas, são consideradas
altamente tóxicas (Freire e col., 2000).
Em
função deste panorama, muitos estudos têm sido
realizados buscando desenvolver tecnologias capazes de minimizar a
carga orgânica e, principalmente, a toxicidade deste tipo de
efluente. Os tratamentos químicos, especialmente os processos
oxidativos avançados (POAs), vem ganhando um enorme destaque
em relação à purificação de
efluentes industriais, principalmente em função da sua
elevada eficiência e simplicidade operacional.
Os POAs são baseados na geração do
radical hidroxila (.OH) que tem alto poder oxidante
e pode promover, rapidamente, a degradação de vários
compostos poluentes. Na fotocatálise heterogênea, um dos
POAs mais importantes, um semicondutor é irradiado a fim de
promover elétrons da banda de valência (BV) para a banda
de condução (BC), gerando sítios redutores e
oxidantes capazes de catalisar reações químicas,
que podem ser utilizadas no tratamento de efluentes industriais
(Peralta-Zamora e col., 1997). O dióxido de titânio é
o semicondutor mais utilizado em processos fotocatalíticos,
principalmente por sua insolubilidade em água, estabilidade
química numa ampla faixa de pH, possibilidade de ativação
por luz solar e baixo custo. Entretanto, muitos outros semicondutores
como CdS, ZnO, ZnS, WO3 e Fe2O3
podem agir como sensibilizadores de processos de oxidação
e redução mediados pela luz (Freire e col., 2000).
OBJETIVOS:
Neste trabalho estudou-se a degradação de efluente
papeleiro empregando-se fotocatálise heterogênea. As
influências do tipo de catalisador, oxigenação,
pH e massa de catalisador foram estudas através de um
planejamento fatorial.
MÉTODOS:
O efluente papeleiro (Kraft E1) foi coletado junto a uma
indústria localizada na região de Campinas e estocado a
4 0C. No processo de tratamento foi empregado um reator de
200 mL equipado com: camisa interna de quartzo, refrigeração,
agitação magnética e
sistema dispersor de O2; como fonte de irradiação
foi utilizado uma lâmpada de vapor de
mercúrio de 125 W, sendo as amostras irradiadas por 30
minutos. Parâmetros experimentais de importância como pH
(3 e 11), massa de fotocatalisador (100 e 300 mg), O2
(0 e 5 mL/min) e tipo do catalisador (TiO2 e ZnO)
foram otimizados por meio de planejamento fatorial 24 com
ponto central. A eficiência do processo foi avaliada pela
redução de carbono orgânico total (COT), fenóis
totais (método padrão APHA) e redução de
cor (l=465
nm, pH 7,6).
A
Tabela ao lado mostra uma representação gráfica
dos resultados obtidos durante a realização do
planejamento fatorial. A melhor descoloração (86%) foi
obtida, empregando-se TiO2, pH 2 e um fluxo de 5 ml/min
de O2. Contudo, os resultados mostram que valores
semelhantes podem ser obtidos empregando-se ZnO e pH 11. Nesta
última condição, com um fluxo de 5 ml/min de
O2, a redução de fenóis totais foi a
mais eficiente (63%). Já a remoção de matéria
orgânica apresentou seu máximo (35%) empregando-se TiO2
e pH ácido.
RESULTADOS
CONCLUSÕES
A
descoloração do efluente papeleiro sofre um forte
efeito do tipo de catalisador (+ 69% com TiO2), quantidade
de O2 (+ 49% com 5 ml/min) e
pH (+ 31% em meio básico), enquanto que
o aumento na massa de catalisador não influi
positivamente. Na remoção de fenóis o tipo e a
quantidade de catalisador não possuem efeitos significativos,
sendo o pH (+ 56% em pH 11) e O2 (+ 49% com
5 ml/min) os fatores principais. Os efeitos mais significativos na
redução de TOC são o O2 (+15% com 5
ml/min), o tipo e a quantidade de catalisador (+ 7% com TiO2
e + 5% com 300mg).
BIBLIOGRAFIA
APHA;
Standard Methods for Examination of Water and Wastewater, 17 ed.,
New York, Amer. Publ. Health Ass. no 5250B,
5.68-5.69 (1989).
Peralta-Zamora,
P.; Espósito, E.; Reyes, J.; Durán, N.; Quim. Nova,
20, 186 (1997).
Freire,
R.S.; Pelegrini, R.; Peralta-Zamora, P.; Kubota, L.T.; Durán,
N.; Quim. Nova, no prelo (2000).
FAPESP
