Publicação

Tratamento de efluentes vinícolas por processos de oxidação avançados baseados em radicais sulfato

Detalhes bibliográficos
Resumo:	A água é um composto abundante no planeta Terra. A sua utilização pelo Homem tem aplicações desde a agricultura até múltiplas atividades industriais. Os efluentes líquidos necessitam de tratamento adequado antes de serem encaminhados para os recursos naturais. Este trabalho irá centrar-se no estudo de diferentes tipos de tratamentos que poderão ser aplicados a efluentes agroindustriais, em particular os gerados pelas indústrias vinícolas. A produção de vinho representa uma das atividades com maior peso económico na região de Trás-os-Montes e Alto Douro, em particular na Região Demarcada do Douro. Nesta dissertação estudou-se o tratamento de efluentes vinícolas com recurso a processos de natureza química denominados Processos de Oxidação Avançados (POA), em particular os processos baseados em radicais sulfato. A primeira fase deste estudo foi encontrar as condições ótimas de tratamento, ou seja, a otimização de vários parâmetros operacionais: pH, temperatura, concentração de monopersulfato de potássio (PMS), concentração de catalisador e fonte de radiação. A geração de radicais sulfato através de POA realizou-se através de ativação fotolítica (PMS/hʋ), térmica (PMS/Δ) e catalítica (PMS/metal de transição) do monopersulfato de potássio. Para a ativação catalítica foi testada uma gama de sulfatos para se encontrar o composto que melhor ativa o PMS. Em primeiro lugar, as condições ótimas para remoção de Carência Química de Oxigénio (CQO) nos efluentes vinícolas foram conseguidas utilizando uma concentração de CQO em torno de 500 mg O2/L. As condições ótimas determinadas foram: [Oxone] = 2,5 mM, [M2(SO4)n] = 1,0 mM, pH inicial = 6,5 e temperatura de reação = 50ºC. De acordo com estas condições, e após 90 minutos de ensaio, foram alcançados 51%, 42% e 35% de eficiência de remoção de CQO, utilizando Fe (II), Co (II) e Cu (II), respetivamente, em combinação com PMS. A eficiência do tratamento aumenta de forma significativa quando em combinação com radiação UV. A fonte de radiação utilizada tem influência na remoção de CQO, o maior rendimento foi atingido com o sistema de lâmpadas UV-A LED (70 W/m2), seguido pela menor intensidade de radiação com o sistema de lâmpadas UV-A LEDs (23 W/m2) e lâmpada UV (Heraeus TQ 150), obtendo-se 79%, 62% e 54%, respetivamente. Após 90 minutos de tratamento, utilizando as condições ótimas em combinação com radiação UV-A LEDs (70 W/m2), conseguiu atingir-se 79% de remoção de CQO em efluentes vinícolas cuja concentração de CQO inicial rondava 5000 mg O2/L. A uma temperatura de 50 ºC, a melhor eficiência na remoção de CQO obteve-se usando Co (II) como catalisador em combinação com PMS e radiação UV (79%), enquanto à temperatura ambiente, os melhores resultados foram obtidos quando utilizando Fe (II) (65%). Demonstrou-se que a aplicação de reagentes em adições sucessivas é um procedimento mais eficiente comparativamente com uma única adição, atingindo-se 87% e 75%, respetivamente, na presença de radiação UV-A LED, e 85% e 60% na ausência de radiação. Na parte final do trabalho apresenta-se a comparação com processos habitualmente estudados, Fenton e foto-Fenton, resumindo-se os melhores resultados obtidos nos diferentes ensaios realizados. Por último, realiza-se um breve estudo económico para se ter uma perspetiva dos custos operacionais relacionados com os processos avaliados. Em conclusão, pode afirmar-se que o processo de oxidação PMS/Mn+/UV-A LED demonstra uma elevada eficiência na degradação de CQO, podendo ser considerado um processo promissor com aplicabilidade prática no tratamento em larga escala de efluentes vinícolas.
Autores principais:	Silva, Tânia Filipa Gonçalves da
Assunto:	Efluentes vinícolas Processos de oxidação avançados Radicais sulfato Monopersulfato de potássio Sulfato de cobalto
Ano:	2015
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso restrito
Instituição associada:	Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Idioma:	português
Origem:	Repositório da UTAD

Descrição
Resumo:	A água é um composto abundante no planeta Terra. A sua utilização pelo Homem tem aplicações desde a agricultura até múltiplas atividades industriais. Os efluentes líquidos necessitam de tratamento adequado antes de serem encaminhados para os recursos naturais. Este trabalho irá centrar-se no estudo de diferentes tipos de tratamentos que poderão ser aplicados a efluentes agroindustriais, em particular os gerados pelas indústrias vinícolas. A produção de vinho representa uma das atividades com maior peso económico na região de Trás-os-Montes e Alto Douro, em particular na Região Demarcada do Douro. Nesta dissertação estudou-se o tratamento de efluentes vinícolas com recurso a processos de natureza química denominados Processos de Oxidação Avançados (POA), em particular os processos baseados em radicais sulfato. A primeira fase deste estudo foi encontrar as condições ótimas de tratamento, ou seja, a otimização de vários parâmetros operacionais: pH, temperatura, concentração de monopersulfato de potássio (PMS), concentração de catalisador e fonte de radiação. A geração de radicais sulfato através de POA realizou-se através de ativação fotolítica (PMS/hʋ), térmica (PMS/Δ) e catalítica (PMS/metal de transição) do monopersulfato de potássio. Para a ativação catalítica foi testada uma gama de sulfatos para se encontrar o composto que melhor ativa o PMS. Em primeiro lugar, as condições ótimas para remoção de Carência Química de Oxigénio (CQO) nos efluentes vinícolas foram conseguidas utilizando uma concentração de CQO em torno de 500 mg O2/L. As condições ótimas determinadas foram: [Oxone] = 2,5 mM, [M2(SO4)n] = 1,0 mM, pH inicial = 6,5 e temperatura de reação = 50ºC. De acordo com estas condições, e após 90 minutos de ensaio, foram alcançados 51%, 42% e 35% de eficiência de remoção de CQO, utilizando Fe (II), Co (II) e Cu (II), respetivamente, em combinação com PMS. A eficiência do tratamento aumenta de forma significativa quando em combinação com radiação UV. A fonte de radiação utilizada tem influência na remoção de CQO, o maior rendimento foi atingido com o sistema de lâmpadas UV-A LED (70 W/m2), seguido pela menor intensidade de radiação com o sistema de lâmpadas UV-A LEDs (23 W/m2) e lâmpada UV (Heraeus TQ 150), obtendo-se 79%, 62% e 54%, respetivamente. Após 90 minutos de tratamento, utilizando as condições ótimas em combinação com radiação UV-A LEDs (70 W/m2), conseguiu atingir-se 79% de remoção de CQO em efluentes vinícolas cuja concentração de CQO inicial rondava 5000 mg O2/L. A uma temperatura de 50 ºC, a melhor eficiência na remoção de CQO obteve-se usando Co (II) como catalisador em combinação com PMS e radiação UV (79%), enquanto à temperatura ambiente, os melhores resultados foram obtidos quando utilizando Fe (II) (65%). Demonstrou-se que a aplicação de reagentes em adições sucessivas é um procedimento mais eficiente comparativamente com uma única adição, atingindo-se 87% e 75%, respetivamente, na presença de radiação UV-A LED, e 85% e 60% na ausência de radiação. Na parte final do trabalho apresenta-se a comparação com processos habitualmente estudados, Fenton e foto-Fenton, resumindo-se os melhores resultados obtidos nos diferentes ensaios realizados. Por último, realiza-se um breve estudo económico para se ter uma perspetiva dos custos operacionais relacionados com os processos avaliados. Em conclusão, pode afirmar-se que o processo de oxidação PMS/Mn+/UV-A LED demonstra uma elevada eficiência na degradação de CQO, podendo ser considerado um processo promissor com aplicabilidade prática no tratamento em larga escala de efluentes vinícolas.