Neste trabalho, estudou-se a degradação de fenol em solução aquosa por meio dos processos O3, O3/UV e O3-H2O2. Os experimentos foram realizados em batelada com alimentação de ozônio em um reator fotoquímico de bancada com fonte de radiação UVC (254 nm) anular de imersão. Foram avaliados os efeitos das seguintes variáveis, no intervalo de valores mínimos e máximos: concentração inicial de fenol (TOC0) (100 e 500 mgC L-1); pH (entre 3 e 11); concentração de ozônio (10 e 50 mg L-1) e/ou de peróxido de hidrogênio (0,1 e 10 mM); presença ou não de radiação UVC. Utilizaram-se planejamentos experimentais fatoriais fracionários em dois níveis e apresentam-se análises estatísticas para as respostas (remoções porcentual e absoluta de TOC e taxa de remoção de TOC). Os experimentos resultaram em valores máximos de remoção de TOC iguais a 86% (processo O3-H2O2) e 99% (processo O3/UV), para TOC inicial mínimo (valor nominal igual a 100 mgC L-1); nesse caso, a maior taxa de remoção de TOC foi obtida com o processo O3-H2O2 com máxima concentração de peróxido de hidrogênio e pH 8. Na ausência de H2O2, o aumento da concentração de ozônio e a irradiação UVC apresentaram efeito positivo sobre a remoção de TOC, bem como sobre a taxa de remoção, para menor concentração inicial de fenol. Por sua vez, o aumento da concentração de H2O2 no processo O3-H2O2 favoreceu todas as respostas avaliadas, em particular para a maior concentração de ozônio. Para TOC0 baixo, a comparação entre os processos permite concluir que na grande maioria dos casos o processo O3-H2O2 resultou melhor que os sistemas O3 e O3/UV quanto à taxa de remoção de TOC, para os dois níveis de concentração de H2O2 avaliadas; para a remoção de TOC, porém, há forte dependência de [O3] e [H2O2].Para TOC0 alto, o processo O3-H2O2 mostrou-se sempre mais vantajoso que os processos O3 e O3/UV para todas as respostas. Utilizou-se a técnica de redes neurais artificiais para a obtenção de modelos empíricos para previsão da taxa de remoção de TOC em função do tempo para os sistemas O3, O3/UV e O3-H2O2. Os modelos ajustaram adequadamente os resultados experimentais e podem ser convenientemente acoplados a balanços de massa com a finalidade de simular o desempenho dos processos para diferentes condições das variáveis estudadas. / In this work, the degradation of phenol in aqueous solutions was studied by means of the O3, O3/UV, and O3-H2O2 oxidation processes. Experiments were carried out in batch with ozone feed in a bench-scale photochemical reactor with an annular UVC (254 nm) radiation source. The effects of the following variables were studied, according to their minimum and maximum levels: phenol initial concentration (TOC0) (100 and 500 mgC L-1); pH (between 3 and 11); ozone concentration (10 and 50 mg L-1) and/or hydrogen peroxide concentration (0.1 and 10 mM); presence or absence of UVC radiation. Fractional factorial designs at two levels were employed, and statistical analyses for the responses (percent and total TOC removals, TOC removal rate) are presented. The experiments resulted in maximum TOC removals of 86% (O3-H2O2) and 99% (O3/UV) for the minimum initial TOC (reference value, 100 mgC L-1). In this case, the highest TOC removal rate was obtained with the O3-H2O2 process with maximum hydrogen peroxide concentration and pH 8. In the absence of H2O2, the increase in ozone concentration and UVC irradiation showed a positive effect upon TOC removal and TOC removal rate, for the lowest initial phenol concentration. On the other hand, the increase in H2O2 concentration in the O3-H2O2 process favored all measured responses, particularly for the highest ozone concentration. For low TOC0, the comparison of the processes studied enabled to conclude that in most cases the O3-H2O2 process revealed to perform better than the O3 and O3-UV systems in terms of the TOC removal rate for the two H2O2 concentration levels; for the TOC removal, however, a strong dependence on [O3] and [H2O2] was verified. For higher TOC0 values the O3-H2O2 process showed a better performance than the others for all responses.The artificial neural networks methodology was used to obtain empirical kinetic models for the prediction of TOC removal rate as a function of reaction time for O3, O3/UV, and O3-H2O2 systems. The models adequately fitted experimental results and can be conveniently coupled with mass balances to simulate the process performance for different sets of values for the input variables.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-27032015-152853 |
| Date | 12 December 2008 |
| Creators | Choquechambi Catorceno, Litzy Lina |
| Contributors | Teixeira, Antonio Carlos Silva Costa |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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