Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O presente estudo teve o objetivo de avaliar a remoÃÃo de metais pesados em efluentes industriais pelo uso de sulfeto quÃmico e biogÃnico. Inicialmente, foi operado, sob condiÃÃes mesofÃlicas (27  2 ÂC), um reator anaerÃbio de manta de lodo e fluxo ascendente (VÃtil = 2,7 L; TDH = 24 h) suplementado com sulfato (em relaÃÃes DQO/SO42- de aproximadamente 10 e 5) para a produÃÃo de sulfeto biogÃnico. Posteriormente, o efluente das indÃstrias de folheaÃÃo de joias da cidade de Juazeiro do Norte, CearÃ, foi caracterizado para verificar os principais metais contidos e suas faixas de concentraÃÃes, alÃm de outros constituintes. Em seguida, analisou-se a aplicaÃÃo de planejamento experimental multivariado cujos fatores estudados foram concentraÃÃo de metal (20, 80 e 140 mg/L), concentraÃÃo de sulfeto (20, 40 e 60 mg/L) e tempo de reaÃÃo (1, 5 e 9 min), no processo de remoÃÃo dos metais cobre, zinco e nÃquel, tanto na presenÃa quanto na ausÃncia de macro e micronutrientes. Finalmente, foi verificada em experimentos univariacionais a influÃncia das condiÃÃes operacionais tempo de reaÃÃo (15 e 30 min), razÃo molar metal/sulfeto (0,5; 0,7; 1; 1,6; 1,75 e 2) e fonte de sulfeto (quÃmico e biogÃnico) na eficiÃncia de remoÃÃo dos metais pesados analisados. ApÃs a caracterizaÃÃo do efluente das indÃstrias de folheaÃÃo de joias constatou-se que os metais majoritÃrios foram cobre, nÃquel e zinco. O reator sulfetogÃnico apresentou operaÃÃo estÃvel para as relaÃÃes DQO/SO42- estudadas, com remoÃÃo de DQO superior a 70% e reduÃÃo de sulfato acima de 90%. A partir do planejamento experimental multivariado, observou-se que o fator mais significativo foi a concentraÃÃo de metal para todos os casos, sendo que, para o cobre, a concentraÃÃo de sulfeto nÃo teve efeito significativo na presenÃa de macro e micronutrientes. Por sua vez, para o nÃquel, constatou-se que todos os fatores exercem influÃncia sobre a eficiÃncia de remoÃÃo. Jà para o zinco, o tempo nÃo teve influÃncia significativa na ausÃncia de macro e micronutrientes, enquanto que na presenÃa dos mesmos tal variÃvel apresentou significÃncia. Em seguida, nos experimentos univariacionais verificou-se que o tempo de reaÃÃo nÃo influenciou a remoÃÃo de metais estudados. A fonte de sulfeto apresentou efeitos diversos assim como a relaÃÃo molar metal/sulfeto. Por exemplo, com o cobre, em razÃes molares metal/sulfeto menores que 1,6, foram obtidas as maiores diferenÃas na eficiÃncia de remoÃÃo chegando atà 70%. Jà para o zinco, sà foram observadas algumas diferenÃas para razÃes molares acima de 1,6. Finalmente, para o nÃquel, alguma diferenÃa sà foi verificada para razÃes de atà 1. / The present study aimed to assess heavy metals removal from industrial effluents by using chemical and biogenic sulfide. Initially, an upflow anaerobic sludge blanket reactor (working volume = 2.7 L, HRT = 24 h), supplemented with sulfate (COD/SO42- ratio of approximately 10 and 5), was operated under mesophilic conditions (27  2 ÂC) for biogenic sulfide production. Subsequently, the effluent of jewelry plating industries from the city of Juazeiro do Norte, CearÃ, was characterized in order to verify the major metals and their concentration ranges, as well as other constituents. Then, the application of a multivariate experimental design, whose factors were metal concentration (20, 80 and 140 mg/L), sulfide concentration (20, 40 and 60 mg/L) and reaction time (1, 5 and 9 min), in the process of copper, zinc and nickel removal, both in the presence and absence of macro and micronutrients, was analyzed. Finally, in univariate experiments, the influence of the operating conditions, such as reaction time (15 and 30 min), metal/sulfide molar ratio (0.5, 0.7, 1, 1.6, 1.75 and 2) and sulfide source (chemical and biogenic), on the removal efficiency of the tested heavy metals was verified. After the characterization of the jewelry plating industries effluent, it was found that the majority metals were copper, nickel and zinc. The sulfidogenic reactor showed stable operation for the COD/SO42- ratios studied, with COD removal higher than 70% and sulfate reduction above 90%. From the multivariate experimental design, the most significant factor was metal concentration in all cases. For copper, sulfide concentration had no significant effect in the presence of macro and micronutrients. However, for nickel, all the factors have an influence on removal efficiency. And, for zinc, the time had no significant influence in the absence of macro and micronutrients, whereas, in their presence, that variable was significant. From the response surface contour plot, the optimum point, in terms of removal efficiency, obtained for nickel in the presence and absence of macro and micronutrients was [Ni2+] = 140 mg/L, [S2-] = 60 mg/L and t = 1 min. Subsequently, in the univariate experiments, it was found that the reaction time did not affect the removal of metals studied. The sulfide source had different effects as well as the metal/sulfide molar ratio. For example, for copper, at metal/sulfide molar ratios lower than 1.6, the greatest differences in removal efficiency were obtained, which reached up to 70%. However, for zinc, some differences were only observed at molar ratios above 1.6. Finally, for nickel, differences were observed for molar ratios below 1.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:7237 |
| Date | 27 August 2013 |
| Creators | Daniel David de Lima |
| Contributors | Andrà Bezerra dos Santos, Alexandre Colzi Lopes, Ronaldo Ferreira do Nascimento, Hugo Leonardo de Brito Buarque |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia Civil, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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