Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-24T02:27:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1
249266.pdf: 6605275 bytes, checksum: 45b586c9266a8c095dd9953ef6861ee6 (MD5) / Atualmente a escassez de água tem se tornado um problema real e presente em âmbito mundial, devido ao aumento constante na demanda deste recurso em relação a sua oferta. Neste contexto, têm sido propostas alternativas para viabilizar a reutilização de águas com qualidade inferior, como as de esgotos domésticos tratados, para usos menos restritivos, reduzindo assim o consumo de água potável e disponibilizando-a para fins mais nobres. Uma das maiores limitações com relação à reutilização de águas provenientes de esgoto sanitário tratado é a presença de microrganismos patogênicos. O uso de cloro e seus derivados tem sido descartado, devido à formação de subprodutos mutagênicos e carcinogênicos. Outros desinfetantes alternativos como a radiação UV, H2O2, H2O2/UV e o ozônio são considerados menos perigosos. Peróxido de hidrogênio é um oxidante forte, mas a oxidação somente com peróxido de hidrogênio não é efetiva no tratamento de compostos refratários devido às lentas cinéticas de oxidação. Assim, é necessário combinar o uso de H2O2 com luz UV ou com sais de ferro. A oxidação catalítica em fase líquida com H2O2 tem se mostrado um processo eficiente na destruição de diversos compostos orgânicos. Contudo, a estabilidade do catalisador é ainda um problema a ser contornado, uma vez que a fase ativa, constituída por óxidos de ferro, pode ser lixiviada para a fase líquida e o catalisador perde sua atividade. O objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho do processo Fenton heterogêneo, em reator de leito fixo, na destruição de Coliformes totais, remoção de sólidos suspensos e de sólidos dissolvidos como método de tratamento terciário de águas servidas. Foi utilizado um compósito constituído de óxidos de ferro depositados sobre carvão mineral como catalisador heterogêneo. O efeito da concentração de H2O2 e do tempo de residência no reator foram avaliados. Foi proposto um mecanismo de reação que descreve o processo de oxidação catalítica e não catalítica por peróxido de hidrogênio. A cinética de inativação não catalítica de Coliformes foi avaliada em reator descontínuo e obedeceu o modelo de Hom modificado. Na presença do catalisador heterogêneo a inativação de coliformes é resultado das reações catalíticas e não catalíticas. O catalisador sólido possui capacidade adsortiva desprezível. Testes realizados em reator de leito fixo em escala de laboratório e em escala piloto mostraram que a remoção de Coliformes é resultado da retenção física entre as partículas, e pelas reações homogêneas e heterogêneas de peroxidação. Os resultados também mostram que o catalisador é eficiente apresentando alta estabilidade, acelerando a decomposição do H2O2, resultando assim em uma elevada remoção dos parâmetros de controle de qualidade da água.
Currently the water scarcity has become a real and present problem worldwide, due to the constant increase in the demand of this resource. Alternatives to make possible the reuse of water with inferior quality for less restrictive uses, as treated domestic sewer have been proposed, thus reducing the drinking water consumption and increasing its availability for nobler uses. One of the most important limitations for reuse of treated sanitary sewer is the presence of pathogenic microorganisms. The use of chlorine and its derivatives has been discouraged, due to the formation of mutagenic and carcinogenic by-products. Other alternative disinfectants, such as UV radiation, H2O2, H2O2/UV and ozone are less dangerous and deserve technical and economic attention. Hydrogen peroxide is a strong oxidant, but the oxidation with hydrogen peroxide is not effective in the decomposition of refractory compounds, since the oxidation rate is too low. Thus, it is necessary to combine the use of H2O2 with UV light or iron salts. The liquid phase catalytic oxidation with H2O2 has shown to be an efficient process to decompose several organic compounds. However, the stability of the catalyst is still a problem to be overcome; since the active phase is composed by iron oxides that are easily leached to the liquid phase causing the loss of catalyst is activity. The objective of this work is to evaluate the performance of heterogeneous Fenton process in a fixed bed reactor, to eliminate total coliforms, and to remove dissolved solid and suspended solid as a method of tertiary served water treatment. A new composite of iron oxides deposited on mineral coal was used as catalyst. The effect of the concentration of H2O2 and the time of residence in the reactor were evaluated. A reaction mechanism that describes the catalytic process and non-catalytic oxidation for hydrogen peroxide was proposed. The kinetics of catalytic and non-catalytic inactivation of colifoms was evaluated in batch and continuous reactors. The non-catalytic coliforms and E. coli inactivation followed the modified Hom mechanism. In the presence of the solid catalyst the inactivation of E.coli is a result of catalytic and non-catalytic reactions but the adsorption capacity of E.coli is negligible. The experimental tests performed in fixed bed reactor in laboratory and pilot scale showed that the E.coli and total coliforms removal was a result of physical retention between the particles of the catalyst, homogeneous and heterogeneous reactions. The catalyst was efficient to destroy E.coli and total coliforms presenting high stability and increase of decomposition of the H2O2 resulting in a high removal of parameters of the water quality control.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/91782 |
| Date | January 2008 |
| Creators | Vargas, Gean Delise Leal Pasquali |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Moreira, Regina de Fatima Peralta Muniz, Jose, Humberto Jorge |
| Publisher | Florianópolis, SC |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | xx, 264 f.| il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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