[pt] A presença de ácidos húmicos (AHs), fração esta representativa da matéria orgânica natural (MON) presente em águas naturais, pode contribuir para a formação de subprodutos de desinfecção (SPDs), como os Trihalometanos (THMs), ao reagirem com o cloro durante a produção de água potável nas estações de tratamento de água (ETAs). Tais subprodutos têm sido amplamente investigados devido a seus efeitos no organismo humano, como por exemplo, o aumento do risco de câncer. Portanto, a remoção deste material orgânico antes da etapa de cloração é necessária para a minimização de tais riscos. O processo de oxidação avançada (POA) baseado em FZV (ferro zero valente) e peróxido de
hidrogênio (H2O2) aplicado como uma etapa pré-oxidativa em ETAs foi proposto e investigado quanto à degradação da matéria orgânica, incluindo sua fração relacionada aos AHs. Cortes de ferro metálico comercial (área superficial de 2,56 cm²) foram aplicados ao processo FZV/H2O2 como fonte de FZV de baixo custo de capital. Experimentos em escala de bancada foram conduzidos com água
natural (amostras coletadas em lago do Regent’s Park e do Rio Tâmisa, localizados em Londres, Reino Unido) e em solução de AH preparada em laboratório. Alterações na absorbância de UV a 254 nm (UV254), na concentração de carbono orgânico dissolvido (COD) e na formação de Trihalometanos (THMs) foram analisadas para avaliar o desempenho do tratamento FZV/H2O2. Análises de caracterização do FZV e seus respectivos produtos de corrosão foram verificados pelas técnicas de OES (Espectroscopia de Emissão Ótica), MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura), DRX (Difração de raios-X), XPS (Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por raios X). Concluiu-se que a remoção da matéria orgânica natural foi influenciada pela dosagem de H2O2, pH inicial e número de ciclos de reuso do FZV. A formação de uma camada passiva na superfície do metal FZV a partir de sua oxidação produziu espécies de óxidos/hidróxidos que podem contribuir para a redução na eficiência de reuso do FZV. A formação do THM clorofórmio foi maior quando o processo FZV/H2O2 foi aplicado sob pH inicial 6,5, indicando valores acima do limite máximo permissível pela legislação brasileira. Experimentos visando verificar a eficiência do POA investigado sobre diferentes corpos hídricos (Lago do Regents Park e Rio Tâmisa) mostraram semelhantes resultados de remoção de COD e UV254. Isto indica a viabilidade de aplicação deste processo oxidativo sobre diferentes águas naturais de superfície, possibilitando a mineralização parcial da MON e uma significativa redução de sua estrutura húmica. As melhores condições experimentais a nível do planejamento estatístico obtidas a partir do tratamento em água natural (Regent s Park) foram pH0= 4.5, FZV= 50 g/L e [H2O2]= 100 porcento de excesso da dosagem estequiométrica, alcançando remoções de 51 porcento e 74 porcento para COD e UV254, respectivamente. / [en] The presence of humic acids (HAs), a fraction that represents the natural organic matter (NOM) present in natural waters, can contribute to the formation of disinfection byproducts (DBPs), such as Trihalomethanes (THMs), when reacting with chlorine during the production of drinking water in water treatment plants (WTPs). Such byproducts have been widely investigated due to their effects
on the human organism, such as the increased risk of cancer. Therefore, the removal of this organic material prior to the chlorination step is necessary to minimize such risks. The advanced oxidation process (AOP) based on ZVI (zero valent iron) and hydrogen peroxide (H2O2) applied as a pre-oxidative step in WTPs has been proposed and investigated for the degradation of organic matter, including its HA-related fraction. Commercial metallic iron cuts (surface area of 2.56 cm2) were applied to the FZV/H2O2 process as a source of low capital cost ZVI. Bench-scale experiments were conducted with natural water (samples collected from Regent s Park and Thames River lake, located in London, UK) and laboratory-prepared HA solution. Changes in UV absorbance at 254 nm (UV254), dissolved organic carbon (COD) concentration and THMs formation were analyzed to evaluate the performance of the ZVI/H2O2 treatment. Characterization analyzes of ZVI and their respective corrosion products were verified by OES (Optical Emission Spectroscopy), SEM (Scanning Electron Microscopy), XRD (X-ray Diffraction), XPS (X-ray Excited Spectroscopy) techniques. It was concluded that the removal of natural organic matter was influenced by initial pH, H2O2 dosage, and number of ZVI reuse cycles. The formation of a passive layer on the surface of the ZVI metal from its oxidation has produced oxide/hydroxide species that may contribute to the reduction of ZVI reuse efficiency. The formation of chloroform (i.e. THM) was higher when the ZVI/H2O2 process was applied at initial pH 6.5, indicating values above the maximum limit allowed by the Brazilian legislation. Experiments to verify the efficiency of the investigated AOP on different water bodies (Regent s Park Lake and River Thames) showed similar DOC and UV254 removal results. This indicates the feasibility of applying this oxidative process over different natural surface waters, enabling the partial mineralization of NOM and a significant reduction of its humic structure. The best experimental conditions in the statistical planning obtained from natural water treatment (Regent s Park) were pH0 = 4.5, ZVI= 50 g/L and [H2O2] = 100 percent of stoichiometric excess dosage, reaching 51 percent and 74 percent removals for DOC and UV254, respectively.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:48154 |
| Date | 19 May 2020 |
| Creators | NAIARA DE OLIVEIRA DOS SANTOS |
| Contributors | LUIZ ALBERTO CESAR TEIXEIRA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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