Técnicas eletroquímicas como a eletrodiálise tem sido largamente usadas no tratamento de diversos tipos de efluentes, principalmente nos que contém metais pesados. Esta técnica apresenta, como principal vantagem, a possibilidade do reúso do efluente tratado no processo. Entretanto, altas concentrações de matéria orgânica no efluente interferem no tratamento, prejudicando o uso de membranas. Efluentes com esta característica precisam ser previamente tratados. Entre os diferentes processos de oxidação da matéria orgânica, o processo de fotoeletrooxidação pode ser utilizado. Neste processo a matéria orgânica é degradada com uso de radiação ultravioleta sobre o ânodo de uma célula eletroquímica. Este trabalho de pesquisa tem por objetivo desenvolver a metodologia necessária para aplicação, como uma fase de polimento do efluente, da técnica de fotoeletrooxidação (FEO) no tratamento de efluentes do setor couro-calçadista, atualmente tratados por métodos convencionais, permitindo assim a reciclagem e reaproveitamento da água no processo produtivo. O efluente, após ter sido tratado pelo método convencional, passa primeiramente pelo tratamento por fotoeletrooxidação e após é conduzido para o processo de eletrodiálise. A fotoeletrooxidação foi utilizada como pré-tratamento para o processo de eletrodiálise para reduzir o DQO do efluente. Com os resultados obtidos neste trabalho foi possível verificar que o processo é eficiente para efluentes de curtume. / Electrochemistry techniques as electrodialysis have been largely used in the treatment of many kinds of effluents, mainly wastewater containing heavy metals. This technique has, as main advantage, the possibility of wastewater treatment with the reuse of water in the process. However, high amount of organic matter interferes in the treatment, damaging the used membranes. Effluents with this characteristic should be previously treated. Among different processes for organic matter oxidation, the photoelectrooxidation could be mentioned. In this process the organic matter is degraded by ultraviolet radiation on the anode of an electrochemistry cell. The goal of this research is to develop the use of the photoelectrooxidaction technique in the effluent treatment process of the leather industry, what can make possible the water reuse in the process. The effluent, that had been already treated by a conventional process, was firstly treated by photoelectrooxidation and conducted to the electrodialysis process. Photoelectrooxidation was then used as a pre-treatment to the electrodialysis process in order to reduce COD (chemical oxygen demand) of a tanning effluent. With the results obtained here it was possible to say that the treatment is efficient to tannery effluents.

Os processos galvânicos estão entre as principais atividades indutriais que descartam metais no ambiente. Os efluentes gerados contém alta carga de sais e metais que precisam ser tratados, para a recuperação de produtos químicos e água, possibilitando a preservação de recursos. Neste trabalho, será apresentado o tratamento de efluentes de processos de eletrodeposição de níquel brilhante por eletrodiálise (ED) que permite concentrar e extrair níquel e seus sais. Iniciado como estudo de caso solicitado por uma empresa italiana, fabricante de plantas de ED, devido a problemas na operação de um equipamento utilizado no tratamento de efluentes de niquelação de uma empresa do estado de São Paulo, foram avaliados quinze sistemas de eletrodiálise e diálise em células de cinco compartimentos que são separados por quatro membranas com área de 16 cm2, para o tratamento de soluções reais, efluentes de um processo de eletrodeposição de níquel, e sintéticas, baseadas na composição de banhos comerciais (variando em função da presença ou ausência de componentes inorgânicos ou orgânicos). Foram testados dois tipos de membrana e duas configurações de sistema, sob as mesmas condições experimentais de densidade de corrente, vazão de circulação e temperatura, pelo tempo necessário para verificar a extração e o transporte de níquel. Os ensaios avaliaram a presença de aditivos e o efeito individual de cada componente em solução, além das variações de pH durante a ED sobre a extração percentual de níquel, a eficiência de corrente e o transporte de níquel através de membranas catiônicas e aniônicas. Verificou-se que a aplicação de uma densidade de corrente mais elevada que a corrente limite determinada para o efluente pode prejudicar a extração do metal, pois aumenta a ocorrência de precipitação de níquel nas membranas, exigindo a acidificação do compartimento para desobstrução das membranas e retomada dos parâmetros iniciais de potencial e corrente na célula. Observou-se que, independentemente da presença de algum aditivo, ocorre a passagem de pequeno percentual de níquel através de membranas aniônicas, conferindo à solução concentrada em ânions e ao anólito, coloração esverdeada. Este fato ocorreu independente do tipo de membrana ou configuração do sistema testado, descartando a possibilidade de defeito na membrana. Ensaios realizados apenas com os componentes inorgânicos indicaram que, na presença de sulfato para as condições de concentração de níquel e pH do efluente, há a possibilidade de o níquel formar um complexo com carga negativa. Já os aditivos orgânicos conferiram aos compartimentos concentrado em ânions e do ânodo, elevada DQO ao final da eletrodiálise. / The galvanic processes are one of the main activities contributors of metal discharges into the environment. The wastewater generated contains high load of salts and metals that must be treated for recovery chemicals and water, saving resources. In this work we introduce the treatment of effluents from bright nickel electroplating baths by electrodialysis (ED) in order to concentrate and extract nickel and its salts. This study was started as a case requested by an Italian company, manufacturer of ED plants, due the problems in the operation of equipment used in the treatment of nickel plating wastewater an enterprise in Sao Paulo, BRA. Fifteen electrodialysis and dialysis systems were evaluated in five compartments cells which are separated by four 16 cm2 membranes. It was used one real solution (effluent from a nickel electroplating process), and one synthetic based on industrial baths composition (changing according to the presence or absence of inorganic or organic compounds). Two types of membrane and two system configurations were tested and compared under similar operating conditions of current density, flow rate and temperature during the necessary time to check the nickel extraction and transport. The experiment evaluated the presence of additives and the individual effect of each component in solution. In addition, it was verified the influence of changes in pH during the ED on the percentage extraction of nickel, the current efficiency and nickel transport through cationic and anionic membranes. It was found that applying a current density higher than the limit current determined for the effluent may affect the metal extraction because it allows the nickel precipitation in the membranes, requiring acidification to clear the membranes and to recover the initial potential and current parameters in the cell. It was observed that, regardless of the presence of additives, a small nickel percentage passes through anionic membranes, giving to the anions concentrated solution and anolyte a greenish colour. This occurred regardless of the membrane type or system configuration tested, ruling out the possibility of a particular fault in the membrane. Tests made with only the inorganic components indicated that, in the presence of sulfate, for the conditions of nickel concentration and pH effluent, there is the possibility of forming a negatively charged nickel complex. The organic additives gave to anolyte and anions concentrated solution, high COD at the end of electrodialysis.

A crescente demanda de água compromete rios, lagos e reservatórios. Tecnologias para tratamento de efluentes que permitam a reutilização da água vêm se tornando cada vez mais necessárias. Entre os contaminantes, o cloreto, por suas propriedades corrosivas, caracteriza um desafio para a utilização da água em diversas aplicações. Tratamentos físicoquímicos não removem o cloreto a níveis adequados, sendo assim, tecnologias alternativas, como a eletrodiálise, devem ser estudadas para garantir operação com alta eficiência e inserir estas alternativas mais significativamente no Brasil. A avaliação do transporte iônico está relacionada aos fenômenos que ocorrem na interface membrana-solução. Neste trabalho foi avaliada a eficiência de eletrodiálise na remoção de cloreto por uma membrana aniônica heterogênea comercial (HDX-200). Soluções de NaCl, NiCl2, CaCl2 e AlCl3 foram avaliadas, a fim de verificar o efeito dos co-íons no transporte de cloreto. Os diagramas de especiação química das soluções indicaram a necessidade de ajustes de pH anteriores ao tratamento e trouxeram informações sobre a ocorrência de complexos. Após a determinação da corrente limite para cada solução, estas foram tratadas e a eficiência do tratamento foi avaliada. A corrente limite foi mais elevada para a solução de NaCl, onde a extração percentual de cloreto foi maior que às demais soluções, indicando que o raio iônico hidratado do co-íon influencia no transporte do contra-íon cloreto. Verificou-se a ocorrência de duas correntes limites para a solução NiCl2, que podem estar associadas à uma fração de sal não dissociada e a variações de pH na interface membrana-solução. Para os sais de níquel e alumínio, uma baixa eficiência de corrente foi verificada e pode estar relacionada à ocorrência de precipitação. Parâmetros como o peso molecular e raio iônico hidratado do co-íon (cátion), além da força de Coulomb para cada sal, influenciaram no transporte de cloreto e dos co-íons. Avaliações anteriores ao tratamento por eletrodiálise, pelo diagrama de especiação química das soluções, e a determinação da corrente limite para cada solução, pode garantir melhor eficiência do processo de tratamento. / The increasing water demand jeopardizes rivers, lakes and reservoirs. Technologies for the treatment of effluents which allow water reuse have become more and more necessary. Among the contaminants there is the chloride, which due to its corrosive properties characterizes a challenge in water reuse in several applications. Physico-chemical treatments do not remove sufficiently the chloride; thus, alternative technologies, such as electrodialysis, must be studied in order to increase its efficiency and insert it more significantly in Brazil. The evaluation of ionic transport is related to the phenomena that occur on the membrane-solution interface. The efficiency of electrodialysis in the removal of chloride through a commercial heterogeneous anionic membrane (HDX-200) was evaluated in this study. NaCl, NiCl2, CaCl2 and AlCl3 solutions were assessed in order to verify the co-ions effects on chloride transport. The chemical speciation diagrams of the solutions indicated the need to adjust pH previously to treatment and provided information about the occurrence of complexes. After determining the limiting current for each solution, these were treated, and treatment efficiency was evaluated. The NaCl solution presented the highest limiting current, in which the percentual extraction of chloride was higher than to the other solutions indicating that the hydrated ionic radius of the co-ion influences the transport of the counterion chloride. The occurrence of two limiting currents for the NiCl2 solution was verified, which can be related to a non-dissociated fraction of salt and pH variations on the membrane-solution interface. A low efficiency of current was verified for nickel and aluminum salts, and it may be associated to precipitation occurrence. Molecular weight and the hydrated ionic radius of the co-ions (cations) besides the Coulomb force for each salt influenced chloride and co-ions transport. Previous evaluation of electrodialysis treatment, with diagrams of chemical speciation of the solutions and determination of limiting current for each solution may ensure the best efficiency in the treatment process.

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O estado do Rio Grande do Sul (RS) apresenta um dos maiores centros de produção gemológica do país. Gemas como a ágata podem ser naturais ou produzidas, na maioria das vezes, por processos de tingimento com corantes. Essas operações vêm avançando nos últimos anos, gerando consideráveis volumes de efluentes líquidos contendo íons de vários metais e alta carga orgânica, manifestando por isso, uma preocupação ambiental, já que esses corantes são potenciais contaminantes. Dessa forma, surge a necessidade do tratamento desses efluentes com o propósito de minimizar a concentração dos poluentes em questão. Os processos convencionais de tratamento dos efluentes, além de utilizarem grandes quantidades de produtos químicos, podem originar um grande volume de resíduos tóxicos. A eletrodiálise (ED) é uma técnica de separação por membranas, na qual espécies iônicas em solução são transportadas através de membranas seletivas por ação de um campo elétrico. A técnica possibilita o emprego no tratamento de efluentes pela remoção de eletrólitos, demonstra uma economia de energia além de vislumbrar a possibilidade de recuperação dos metais e reúso da água. Neste sentido, o objetivo do presente projeto foi realizar uma avaliação da técnica de ED no tratamento de efluentes do sistema de tingimento de ágatas do RS como uma tecnologia limpa. Dessa forma, foram desenvolvidas etapas com início na determinação da corrente limite e estudo do transporte de íons do processo a partir de curvas corrente-potencial e ensaios cronopotenciométricos.Os experimentos foram realizados em uma célula com 3 compartimentos separados por membranas íon seletivas e com o auxílio de quatro eletrodos, onde dois eram de Ag / AgCl em um capilar de Luggin. Após, foi realizada a análise da eficiência de extração dos íons em função do tempo de tratamento em células estáticas em sistemas com três e cinco compartimentos e posteriormente em fluxo em células com cinco compartimentos. Todos os experimentos desse estudo utilizaram um ânodo 70TiO2/30RuO2 DSA® e um cátodo de titânio. A seguir, avaliou-se a toxicidade do efluente estudado antes e após a aplicação da técnica de ED em função de dois níveis tróficos, Artemia salina e Lactuca sativa. Por fim, investigou-se a possibilidade de recuperação dos metais e reúso do efluente após o processo de tratamento a partir do método de análise de colorações de gemas em função de imagens digitalizadas. Os resultados alcançados apontaram a corrente limite do processo e a eficiência da técnica na remoção dos íons presentes no efluente. Os ensaios de toxicidade apontaram uma redução na porcentagem de letalidade dos organismos-teste após a plicação da técnica de ED. Os íons recuperados foram inseridos em um novo processo de tingimento e demonstraram a possibilidade do reúso da água e reutilização dos insumos, fator cada vez mais importante na minimização do consumo e dos custos de produção, favorecendo um cenário ambientalmente correto e sustentável. / Brazil stands out globally for the variety of gems on its soil. Rio Grande do Sul (RS) has one of the largest gemological production centers in the country. Gems like agate can be natural or produced, in most cases, for processes of dyeing. These operations have been advancing in recent years, generating large quantities of potentially harmful wastewater to the environment, containing ions of several metals and high organic load, showing therefore an environmental concern, as these dyes are potential contaminants. Thus, the treatment of these effluents is necessary in order to minimize the concentration of these contaminant Conventional methods of effluent treatment use large amounts of chemical products and can cause potentially harmful wastewater to the environment. The electrodialysis (ED) is a membrane separation technique, in which ionic species in solution are transported through selective membranes by the action of an electric field. The technique allows the use in the treatment of wastewater by removing electrolytes, demonstrates economy of energy and shows the possibility of recovery of metals and reuse of water. The aim of the present study was to investigate the electrodialysis technique efficiency in the removal of contaminant ions present in wastewater generated by the agate dyeing industry from RS as a clean technology. Thus, steps were first developed starting in determining the current limit and study the process of íon transport from current-potential curves and cronopotentiometric trials. The experiments were performed statically in acrylic cell with thre compartments separated by ion selective membranes and fitted with four electrodes, which two were Ag / AgCl electrodes immersed in a Luggin capillary. Then, an analysis of the íons extraction efficiency was performed as a function of treatment time in static cells in systems with three and five compartment and then flow mode cell with five compartments separated by íon selective membranes. All experiments in this study used a 70TiO2/30RuO2 DSA® anode and a titanium plate as cathode. After application of the electrodialysis treatment, the toxicity of the effluent was evaluated and the results were comparing before and after the application of the ED technique per two different trophic levels, Artemia salina and Lactuca sativa. Finally, it was investigated the possibility of recovery of metals and reuse of wastewater after the treatment process from the analysis method of gems colors in a function of scanned images The results indicated the process current limit and technique efficiency in the removal of contaminant ions present in wastewater. The toxicity tests showed a tendency to decrease the percentage of mortality of organisms after application of the electrodialysis technique. Ions recovered were inserted in a new dyeing process and demonstrated the possibility of reuse water and the inputs, important factor in minimizing consumption and production costs, favoring an environmentally right and sustentable scenario.

O uso do cianeto em processos de eletrodeposição proporciona à prática industrial risco ambiental e ocupacional. Com isso, estudos têm buscado alternativas para a substituição desse agente nocivo. O Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) desenvolveu um banho de cobre alcalino sem cianeto, que utilizou como substituinte o HEDP (1-hidroxietano-1,1-difosfônico). Para a recuperação desse ácido a eletrodiálise foi avaliada, que consiste no uso de um sistema de membranas trocadoras de íons (MTI) e de corrente elétrica como força motriz. Meios oxidantes, corrosivos e com materiais orgânicos favorecem a degradação da membrana, inibindo sua capacidade em separação. Alternativas de manutenção têm sido estudadas para o aumento da vida útil das membranas, como o uso de agentes de limpeza. O estudo do envelhecimento proporciona a avaliação de um material em condições específicas, a fim de monitorar alterações em função do tempo de contato com o meio. O presente estudo propõe o envelhecimento de membranas aniônicas comerciais em soluções diluídas, provenientes do banho sintético de cobre à base de HEDP. Como objeto de estudo, foram selecionadas duas membranas, sendo uma heterogênea e uma membrana homogênea. Essas foram envelhecidas em três concentrações distintas (CuHEDP 1%, 5%, 10% v/v), por 400h de contato, sob agitação. As possíveis modificações estruturais foram avaliadas por meio de técnicas como a microscopia eletrônica de varredura acoplada à espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (MEV-EDS), a análise termogravimétrica (TGA) e espectroscopia por infravermelho com transformada de Fourier (FTIR-ATR). As propriedades intrínsecas das membranas estão diretamente relacionadas ao seu caráter seletivo e morfológico. Para avaliar tais propriedades, foram utilizados ensaios cronopotenciométricos e a titulação potenciométrica. As propriedades investigadas foram o grau de inchamento, a capacidade de troca, a resistência elétrica, a densidade de corrente limite e a permeseletividade. Paralelamente, submeteu-se a membrana heterogênea ao envelhecimento em um sistema de eletrodiálise por 400h, monitorando-se as alterações em sua densidade de corrente e resistência elétrica a cada 100h de ensaio. Em adição, realizou-se a avaliação de agentes de limpeza de caráter ácido e básico, em concentrações distintas. O agente que atingiu melhor desempenho em remover a incorporação iônica foi aplicado às membranas envelhecidas em 100h de envelhecimento. Em seguida, essas foram reavaliadas a partir de ensaios eletroquímicos. Observou-se que houve interação entre os íons em solução e as membranas estudadas, que proporcionaram alterações em sua estrutura e propriedades, porém sem causar modificações que indicassem o descarte para ambas membranas. / The use of cyanide in electrodeposition processes provides industrial practice environmental and occupational risk. Thereby, studies have looked for alternatives for the substitution of this noxious agent. The Institute of Technological Research (ITR) developed an alkaline copper bath cyanide-free, which used HEDP (1-hydroxyethane- 1,1-diphosphonic) as a substitute. For the recovery of this acid the electrodialysis was evaluated, which consists of the use of an ion-exchange membrane (IEM) system and electric current as the driving force. Oxidizing, corrosive and organic materials favor membrane degradation, inhibiting their separation ability. Maintenance alternatives have been studied to increase the shelf life of membranes, such as the use of cleaning agents. The ageing study provides the evaluation of a material under specific conditions, in order to monitor changes as a function of the time of contact with the medium. The present study proposes the ageing of commercial anionic membranes in dilute solutions from the synthetic copper bath with HEDP. The purpose of the study was selected two membranes, being a heterogeneous and homogeneous membrane. These were aged in three distinct concentrations (CuHEDP 1%, 5%, 10% v/v) for 400 hours of contact, under stirring. The possible structural modifications were evaluated by techniques such as scanning electron microscopy coupled to X-ray dispersive energy spectroscopy (SEM-EDS), thermogravimetric analysis (TGA) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR-ATR). The intrinsic properties of the membranes are directly related to their selective and morphological character. To evaluate such properties, chronopotentiometric assays and potentiometric titration were used. The investigated properties were swelling degree, ion-exchange capacity, electrical resistance, current density, and permselectivity. In parallel, the heterogeneous membrane was subjected to ageing in an electrodialysis system for 400h, monitoring the changes in its current density and electrical resistance every 100h of the test. In addition, acid and basic cleaning agents were evaluated in different concentrations. The agent that achieved the best performance in removing the ionic incorporation was applied to the membranes aged in 100h of ageing. These were then reevaluated from electrochemical tests. It was observed that there was interaction between the ions in solution and the membranes studied, which provided alterations in its structure and properties, but without provide modifications that indicated the need of disposal for both membranes.

Neste estudo foram realizadas diferentes misturas entre polímeros convencionais (poliestireno de alto impacto e poliuretano) e polianilina, com o objetivo de produzir membranas para eletrodiálise. As membranas foram caracterizadas através da quantidade de água absorvida, capacidade de troca iônica, espectroscopia FTIR e Raman, análise termogravimétrica e análise dinâmico mecânica. A estabilidade química em meio ácido, alcalino e fortemente oxidante também foi avaliada para escolher qual o meio mais apropriado para executar as eletrodiálises. Através de microscopia eletrônica de varredura foi observado a morfologia das membranas, onde pode-se ver a incorporação da polianilina na matriz polimérica. Foram feitos ensaios de eletrodiálise usando as membranas produzidas e foram realizados ensaios para a determinação dos números de transporte para o zinco em meio ácido e alcalino através de algumas membranas para avaliar a seletividade das membranas a cátions e ânions. Após ser comprovado a seletividade à cátions, foram determinados o número de transporte e a extração percentual para todas as membranas. Os resultados foram comparados com os resultados obtidos para a membrana comercial Nafion 450, sendo encontrado uma permeabilidade a zinco através das membranas produzidas similar à permeabilidade da membrana comercial Nafion 450.

O processo industrial de beneficiamento de peles e couros é composto por várias etapas que compreendem tanto processos químicos quanto operações mecânicas e utiliza grandes volumes de água. A água, juntamente com os produtos químicos que não reagem completamente durante o processamento, gera efluentes com alto poder de contaminação e degradação do meio ambiente. Estes efluentes são ricos em matéria orgânica e apresentam composição química variável inviabilizando, assim, o reuso da água no processo produtivo. O tratamento convencional destes efluentes nem sempre é eficiente e para alguns parâmetros, a exemplo de nitrogênio e fósforo, entre outros, encontra grandes dificuldades para atingir o padrão de lançamento estabelecido pela legislação, que se torna cada vez mais rígida com vistas à proteção ambiental. Neste sentido, a busca por novas tecnologias de tratamento de efluentes de curtume é, sem dúvida, um grande desafio para o setor. Neste trabalho, investigou-se a possibilidade de utilizar, no tratamento de efluentes de curtume, um novo conceito de tecnologias, também conhecidas como “tecnologias mais limpas”, empregando-se um processo integrado que consiste na fotoeletrooxidação (FEO) da matéria orgânica seguido de eletrodiálise (ED). Técnicas eletroquímicas têm sido amplamente utilizadas no tratamento de vários tipos de efluentes, pois apresentam a vantagem da recuperação da água e dos sais presentes trazendo a “descarga zero” mais próxima à realidade. Os ensaios foram realizados em um reator piloto de fotoeletrooxidação. O ânodo e cátodo empregados eram de titânio recobertos com óxido. A fonte de radiação utilizada foi uma lâmpada de mercúrio de 400W. Nos experimentos de ED foi utilizada uma planta piloto Tecnoimpianti com cátodo e ânodo de titânio platinizados. As membranas empregadas foram a Selemion AMV e CMT com área efetiva de 172 cm2. O efluente industrial utilizado foi coletado ao final das etapas do tratamento convencional. Os resultados obtidos com a associação destas tecnologias ao tratamento convencional de efluentes de curtume mostraram uma redução de mais de 87% nos parâmetros avaliados, como DQO, DBO5, sólidos totais, nitrogênio e fósforo, entre outros, tornando possível o reuso da água no processo produtivo. Foram também realizados testes comparativos de recurtimento de couros wet-blue utilizando a água normal de abastecimento da empresa e a água obtida do tratamento associado FEO/ED. Os couros produzidos apresentaram características físico-químicas e físico-mecânicas que atendem aos requisitos para o artigo produzido sendo que outras características avaliadas, tais como aparência, toque, maciez e uniformidade de tingimento foram muito similares nos dois processos, comprovando o êxito da aplicação desta associação de tecnologias no tratamento de efluentes de curtume. Além disso, em ensaios de bancada, foram construídas as curvas corrente-voltagem para as membranas comercias Selemion CMT e Nafion e para as membranas MCS e MTS desenvolvidas pelo Lapol/Ufrgs. Foi utilizada uma célula de três compartimentos e fonte de corrente. Aplicou-se incrementos sucessivos de corrente em intervalos de dois minutos. Com finalidade de estudar a corrente limite para estas membranas, foram utilizadas, como solução de trabalho, uma solução de sulfato de sódio 0,1M, o efluente coletado na saída do tratamento convencional de curtume e este mesmo efluente convencional previamente submetido à fotoeletrooxidação. Com base nestes resultados foram realizados outros ensaios de bancada para avaliar a extração percentual (E %) de sódio, cálcio e cromo obtida com estas membranas considerando-se cada solução de trabalho. Para o ensaio de extração percentual foi utilizada uma célula de cinco compartimentos e corrente de 45 mA, durante 2h. Nas condições do ensaio, a membrana Nafion apresentou melhores resultados de extração percentual para sódio e cromo e a membrana Selemion CMT melhores resultados para cálcio, com as três soluções de trabalho utilizadas. Com as membranas MCS e MTS não foi observada extração percentual para cromo, quando utilizado o efluente convencional fotoeletrooxidado. / In all stages of leather making there is considerable volume of water used in both chemical and mechanical operations. The wastewater of these operations can contain pollutants that are potentially harmful to the environment. Since these liquid effluents are rich in organic matter and contain a variety of different chemicals, they can not be reused directly in the productive process. Conventional tannery effluent treatment is not always efficient, mainly if considering some requirements that are difficult to be achieved, like the allowance for total nitrogen and phosphorus - among others - and the need to comply with a more and more demanding environment protection legislation. Therefore, the search for new technologies to be used in the treatment of tannery effluents is undoubtedly a great challenge for the leather industry. The possibility of treating tannery effluents through new technological concepts – also known as “cleaner technologies” - was tested in this work, integrating photo electro oxidation (PEO) followed by electrodialisys (ED). Electrochemistry techniques have been widely used in the treatment of many other types of effluents, since the advantage of recovering water and salts from them reduces the waste close to “zero discharge”. The tests were performed in a photoelectrooxidation pilot plant. The anode and cathode used were of titanium covered with oxide. The radiation source was a 400 W mercury lamp. The ED experiments were carried out in a pilot scale plant Tecnoimpianti using platinized titanium cathode and anode. The membranes employed were Selemion AMV and CMT with a 172 cm2 working area. The wastewater treated was taken from the discharge of a conventional tannery effluent treatment plant. The results obtained using these combined techniques show a reduction of more than 87% of the parameters tested – like BOD, COD, total solids, nitrogen and phosphorus, among others – making it possible to recycle the clean water directly into the tannery processes. Comparison tests were made between shoe upper leather retanning processes using normal feed water and recycled water after the combined PEO-ED treatments. The crust dyed leathers produced presented similar chemical and physical test values, according to requirements, and were also comparable in terms of appearance, grain break, handle, softness and color levelness. Besides, in bench tests, the current-voltage curves were built for the commercial membranes Selemion CMT and Nafion and for the membranes MCS and MTS developed by Lapol/Ufrgs. A cell of three compartments and a current source were used. Successive increments of current were applied every two minutes. With the purpose of studying the current limits for these membranes, a solution of sodium sulfate 0.1M, the effluent collected in the end of the conventional treatment of a tannery and this conventional effluent submitted previously to the photo electro oxidation were used, as work solution. Based on these results, other bench tests were performed to evaluate the percentage extraction (E %) of sodium, calcium and chromium obtained with these membranes being considered each work solution. For the percentage extraction tests, a cell of five compartments was used and a current of 45 mA was applied, during a two- hour period. In the conditions of the tests, the membrane Nafion has presented better results of percentage extraction for sodium and chromium and the membrane Selemion CMT has presented better results for calcium, considering the three work solutions used. With the membranes MCS and MTS percentage extraction was not observed for chromium, when the conventional effluent treated by photo electro oxidation was used.

A crescente demanda de água compromete rios, lagos e reservatórios. Tecnologias para tratamento de efluentes que permitam a reutilização da água vêm se tornando cada vez mais necessárias. Entre os contaminantes, o cloreto, por suas propriedades corrosivas, caracteriza um desafio para a utilização da água em diversas aplicações. Tratamentos físicoquímicos não removem o cloreto a níveis adequados, sendo assim, tecnologias alternativas, como a eletrodiálise, devem ser estudadas para garantir operação com alta eficiência e inserir estas alternativas mais significativamente no Brasil. A avaliação do transporte iônico está relacionada aos fenômenos que ocorrem na interface membrana-solução. Neste trabalho foi avaliada a eficiência de eletrodiálise na remoção de cloreto por uma membrana aniônica heterogênea comercial (HDX-200). Soluções de NaCl, NiCl2, CaCl2 e AlCl3 foram avaliadas, a fim de verificar o efeito dos co-íons no transporte de cloreto. Os diagramas de especiação química das soluções indicaram a necessidade de ajustes de pH anteriores ao tratamento e trouxeram informações sobre a ocorrência de complexos. Após a determinação da corrente limite para cada solução, estas foram tratadas e a eficiência do tratamento foi avaliada. A corrente limite foi mais elevada para a solução de NaCl, onde a extração percentual de cloreto foi maior que às demais soluções, indicando que o raio iônico hidratado do co-íon influencia no transporte do contra-íon cloreto. Verificou-se a ocorrência de duas correntes limites para a solução NiCl2, que podem estar associadas à uma fração de sal não dissociada e a variações de pH na interface membrana-solução. Para os sais de níquel e alumínio, uma baixa eficiência de corrente foi verificada e pode estar relacionada à ocorrência de precipitação. Parâmetros como o peso molecular e raio iônico hidratado do co-íon (cátion), além da força de Coulomb para cada sal, influenciaram no transporte de cloreto e dos co-íons. Avaliações anteriores ao tratamento por eletrodiálise, pelo diagrama de especiação química das soluções, e a determinação da corrente limite para cada solução, pode garantir melhor eficiência do processo de tratamento. / The increasing water demand jeopardizes rivers, lakes and reservoirs. Technologies for the treatment of effluents which allow water reuse have become more and more necessary. Among the contaminants there is the chloride, which due to its corrosive properties characterizes a challenge in water reuse in several applications. Physico-chemical treatments do not remove sufficiently the chloride; thus, alternative technologies, such as electrodialysis, must be studied in order to increase its efficiency and insert it more significantly in Brazil. The evaluation of ionic transport is related to the phenomena that occur on the membrane-solution interface. The efficiency of electrodialysis in the removal of chloride through a commercial heterogeneous anionic membrane (HDX-200) was evaluated in this study. NaCl, NiCl2, CaCl2 and AlCl3 solutions were assessed in order to verify the co-ions effects on chloride transport. The chemical speciation diagrams of the solutions indicated the need to adjust pH previously to treatment and provided information about the occurrence of complexes. After determining the limiting current for each solution, these were treated, and treatment efficiency was evaluated. The NaCl solution presented the highest limiting current, in which the percentual extraction of chloride was higher than to the other solutions indicating that the hydrated ionic radius of the co-ion influences the transport of the counterion chloride. The occurrence of two limiting currents for the NiCl2 solution was verified, which can be related to a non-dissociated fraction of salt and pH variations on the membrane-solution interface. A low efficiency of current was verified for nickel and aluminum salts, and it may be associated to precipitation occurrence. Molecular weight and the hydrated ionic radius of the co-ions (cations) besides the Coulomb force for each salt influenced chloride and co-ions transport. Previous evaluation of electrodialysis treatment, with diagrams of chemical speciation of the solutions and determination of limiting current for each solution may ensure the best efficiency in the treatment process.

O processo industrial de beneficiamento de peles e couros é composto por várias etapas que compreendem tanto processos químicos quanto operações mecânicas e utiliza grandes volumes de água. A água, juntamente com os produtos químicos que não reagem completamente durante o processamento, gera efluentes com alto poder de contaminação e degradação do meio ambiente. Estes efluentes são ricos em matéria orgânica e apresentam composição química variável inviabilizando, assim, o reuso da água no processo produtivo. O tratamento convencional destes efluentes nem sempre é eficiente e para alguns parâmetros, a exemplo de nitrogênio e fósforo, entre outros, encontra grandes dificuldades para atingir o padrão de lançamento estabelecido pela legislação, que se torna cada vez mais rígida com vistas à proteção ambiental. Neste sentido, a busca por novas tecnologias de tratamento de efluentes de curtume é, sem dúvida, um grande desafio para o setor. Neste trabalho, investigou-se a possibilidade de utilizar, no tratamento de efluentes de curtume, um novo conceito de tecnologias, também conhecidas como “tecnologias mais limpas”, empregando-se um processo integrado que consiste na fotoeletrooxidação (FEO) da matéria orgânica seguido de eletrodiálise (ED). Técnicas eletroquímicas têm sido amplamente utilizadas no tratamento de vários tipos de efluentes, pois apresentam a vantagem da recuperação da água e dos sais presentes trazendo a “descarga zero” mais próxima à realidade. Os ensaios foram realizados em um reator piloto de fotoeletrooxidação. O ânodo e cátodo empregados eram de titânio recobertos com óxido. A fonte de radiação utilizada foi uma lâmpada de mercúrio de 400W. Nos experimentos de ED foi utilizada uma planta piloto Tecnoimpianti com cátodo e ânodo de titânio platinizados. As membranas empregadas foram a Selemion AMV e CMT com área efetiva de 172 cm2. O efluente industrial utilizado foi coletado ao final das etapas do tratamento convencional. Os resultados obtidos com a associação destas tecnologias ao tratamento convencional de efluentes de curtume mostraram uma redução de mais de 87% nos parâmetros avaliados, como DQO, DBO5, sólidos totais, nitrogênio e fósforo, entre outros, tornando possível o reuso da água no processo produtivo. Foram também realizados testes comparativos de recurtimento de couros wet-blue utilizando a água normal de abastecimento da empresa e a água obtida do tratamento associado FEO/ED. Os couros produzidos apresentaram características físico-químicas e físico-mecânicas que atendem aos requisitos para o artigo produzido sendo que outras características avaliadas, tais como aparência, toque, maciez e uniformidade de tingimento foram muito similares nos dois processos, comprovando o êxito da aplicação desta associação de tecnologias no tratamento de efluentes de curtume. Além disso, em ensaios de bancada, foram construídas as curvas corrente-voltagem para as membranas comercias Selemion CMT e Nafion e para as membranas MCS e MTS desenvolvidas pelo Lapol/Ufrgs. Foi utilizada uma célula de três compartimentos e fonte de corrente. Aplicou-se incrementos sucessivos de corrente em intervalos de dois minutos. Com finalidade de estudar a corrente limite para estas membranas, foram utilizadas, como solução de trabalho, uma solução de sulfato de sódio 0,1M, o efluente coletado na saída do tratamento convencional de curtume e este mesmo efluente convencional previamente submetido à fotoeletrooxidação. Com base nestes resultados foram realizados outros ensaios de bancada para avaliar a extração percentual (E %) de sódio, cálcio e cromo obtida com estas membranas considerando-se cada solução de trabalho. Para o ensaio de extração percentual foi utilizada uma célula de cinco compartimentos e corrente de 45 mA, durante 2h. Nas condições do ensaio, a membrana Nafion apresentou melhores resultados de extração percentual para sódio e cromo e a membrana Selemion CMT melhores resultados para cálcio, com as três soluções de trabalho utilizadas. Com as membranas MCS e MTS não foi observada extração percentual para cromo, quando utilizado o efluente convencional fotoeletrooxidado. / In all stages of leather making there is considerable volume of water used in both chemical and mechanical operations. The wastewater of these operations can contain pollutants that are potentially harmful to the environment. Since these liquid effluents are rich in organic matter and contain a variety of different chemicals, they can not be reused directly in the productive process. Conventional tannery effluent treatment is not always efficient, mainly if considering some requirements that are difficult to be achieved, like the allowance for total nitrogen and phosphorus - among others - and the need to comply with a more and more demanding environment protection legislation. Therefore, the search for new technologies to be used in the treatment of tannery effluents is undoubtedly a great challenge for the leather industry. The possibility of treating tannery effluents through new technological concepts – also known as “cleaner technologies” - was tested in this work, integrating photo electro oxidation (PEO) followed by electrodialisys (ED). Electrochemistry techniques have been widely used in the treatment of many other types of effluents, since the advantage of recovering water and salts from them reduces the waste close to “zero discharge”. The tests were performed in a photoelectrooxidation pilot plant. The anode and cathode used were of titanium covered with oxide. The radiation source was a 400 W mercury lamp. The ED experiments were carried out in a pilot scale plant Tecnoimpianti using platinized titanium cathode and anode. The membranes employed were Selemion AMV and CMT with a 172 cm2 working area. The wastewater treated was taken from the discharge of a conventional tannery effluent treatment plant. The results obtained using these combined techniques show a reduction of more than 87% of the parameters tested – like BOD, COD, total solids, nitrogen and phosphorus, among others – making it possible to recycle the clean water directly into the tannery processes. Comparison tests were made between shoe upper leather retanning processes using normal feed water and recycled water after the combined PEO-ED treatments. The crust dyed leathers produced presented similar chemical and physical test values, according to requirements, and were also comparable in terms of appearance, grain break, handle, softness and color levelness. Besides, in bench tests, the current-voltage curves were built for the commercial membranes Selemion CMT and Nafion and for the membranes MCS and MTS developed by Lapol/Ufrgs. A cell of three compartments and a current source were used. Successive increments of current were applied every two minutes. With the purpose of studying the current limits for these membranes, a solution of sodium sulfate 0.1M, the effluent collected in the end of the conventional treatment of a tannery and this conventional effluent submitted previously to the photo electro oxidation were used, as work solution. Based on these results, other bench tests were performed to evaluate the percentage extraction (E %) of sodium, calcium and chromium obtained with these membranes being considered each work solution. For the percentage extraction tests, a cell of five compartments was used and a current of 45 mA was applied, during a two- hour period. In the conditions of the tests, the membrane Nafion has presented better results of percentage extraction for sodium and chromium and the membrane Selemion CMT has presented better results for calcium, considering the three work solutions used. With the membranes MCS and MTS percentage extraction was not observed for chromium, when the conventional effluent treated by photo electro oxidation was used.

Neste estudo foram realizadas diferentes misturas entre polímeros convencionais (poliestireno de alto impacto e poliuretano) e polianilina, com o objetivo de produzir membranas para eletrodiálise. As membranas foram caracterizadas através da quantidade de água absorvida, capacidade de troca iônica, espectroscopia FTIR e Raman, análise termogravimétrica e análise dinâmico mecânica. A estabilidade química em meio ácido, alcalino e fortemente oxidante também foi avaliada para escolher qual o meio mais apropriado para executar as eletrodiálises. Através de microscopia eletrônica de varredura foi observado a morfologia das membranas, onde pode-se ver a incorporação da polianilina na matriz polimérica. Foram feitos ensaios de eletrodiálise usando as membranas produzidas e foram realizados ensaios para a determinação dos números de transporte para o zinco em meio ácido e alcalino através de algumas membranas para avaliar a seletividade das membranas a cátions e ânions. Após ser comprovado a seletividade à cátions, foram determinados o número de transporte e a extração percentual para todas as membranas. Os resultados foram comparados com os resultados obtidos para a membrana comercial Nafion 450, sendo encontrado uma permeabilidade a zinco através das membranas produzidas similar à permeabilidade da membrana comercial Nafion 450.