Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The so called amination water (AW), an effluent stream from the industrial production of the trifluraline herbicide, toxic and recalcitrant to conventional treatments such as the microbiological, was submitted to a combined advanced process. For the degradation study of this effluent a recent, promising alternative was chosen - the potassium ferrate (K2FeO4) oxidation-coagulation - that demonstrates high oxidant capability (from 2.2 up to 0.72 V) in a large pH range. In this study, a response surface methodology (RSM) design using pH and K2FeO4 concentration as independent variables, and the absorptiometric color reduction as a dependent one, was applied. The resultant regression equation for the quadratic model of the star design was nAbs (%) = 26.142 - 1.044A - 2.065A2 - 0.941B - 0.505B2 + 1.55AB. The second order results of the star design from the variance analysis (ANOVA) showed that the quadratic model is better than the lineal, and gave evidence that, a maximum of 29% absorptiometric color reduction occurs, when an initial pH of 7 and lower K2FeO4 concentration were used. By the same conditions, the reduction of the chemical oxygen demand (COD) was 49.5%. As the reduction of potassium ferrate generate ferric iron salts in aqueous solution, there is a great potential for its combined use as Fe(III) source for Fenton reagent, generating hydroxyl radicals (HO·) by addition of H2O2 to the reaction system. A new design based on RSM was applied, evaluating the potentiality of the oxidationcoagulation-Fenton like process having the pH, Fe(VI) -> Fe(III) and H2O2 as independent variables, and absorptiometric color reduction efficiency as evaluation responses for the dependent variable. The resulting regression equation for the quadratic model was nAbs (%) = 36.9 - 21.58A + 8.37A2 + 1.36B + 0.92B2 + 1.08C + 1.52C2 + 1.27AB - 1.34AC + 1.33BC. The ANOVA results evidenced that the maximum absorptiometric color reduction occurs by pH 3, and by correspondent 10 g L-1 de Fe(VI) and 20 g L-1 hydrogen peroxide. The absorptiometric color and COD reduction were 96% and 57%, respectively. An efficiency increase of the HO· radical generation was achieved when the previous process was combined to UV irradiation, carrying out the so called oxidation-coagulationphoto-Fenton like process. As before, a RSM was applied, where the pH, Fe(VI) -> Fe(III) concentration, H2O2 concentration and temperature were evaluated as independent variables. The efficiency of the absorptiometric color reduction was chosen as dependent variable. The resulting regression equation for the quadratic model was nAbs (%) = 38.3 - 20.2A + 8.12A2 - 0.27B + 3.73B2 + 0.3C + 3.6C2 + 1.67D + 3.1D2 + 1.72AB + 0.51AC - 1.82AD + 0.74BC - 1.11BD + 0.03CD. The ANOVA results evidenced that the maximum absorptiometric color reduction occurs by pH 3 and by 10 g L-1 de Fe(VI) and 20 g L-1 hydrogen peroxide amounts, at 60 °C. The maxima efficiencies achieved for the effluent stream treatment by the oxidationcoagulation-photo-Fenton process were 95% and 85%, for absorptiometric color and COD reduction, respectively. The high efficiency of the combined process as an oxidative-coagulant-oxidative pretreatment for posterior conventional process (e.g., microbiological treatment) can be looked out as an interesting and advantageous alternative for the AW treatment, as well as other recalcitrant streams. / A produção industrial do herbicida trifluralina gera a corrente efluente água de aminação (AA), tóxica e recalcitrante a processos convencionais, tais como o tratamento microbiológico. Para o estudo da degradação deste efluente escolheu-se uma recente e promissora alternativa para a degradação de biorecalcitrantes - a oxidação-coagulação com
Ferrato de Potássio (K2FeO4) - que demonstra alto poder oxidante, de 2,2 a 0,72 V, em toda faixa de pH. Foi aplicado, também, neste estudo, a metodologia de planejamento com superfície de resposta (RSM), tendo-se como variáveis independentes, o pH e a concentração de K2FeO4; e como variável dependente, a remoção de cor. A equação de regressão resultante do planejamento estrela, para o modelo quadrático, é nAbs (%)= 26,142 - 1,044A - 2,065A2 - 0,941B - 0,505B2 + 1,55AB. Os resultados do modelo de superfície de resposta de segunda ordem, na forma de análise de variância (ANOVA), demonstraram que o modelo quadrático é superior ao modelo linear e evidenciaram que a máxima redução da cor absorciométrica (29%) ocorre com pH inicial 7 e com a menor concentração de ferrato de potássio utilizada. Da mesma forma, obteve-se redução da demanda química de oxigênio (DQO) de 49,5%. Como a redução do ferrato de potássio produz sais de Fe(III) em solução, aproveitouse a grande potencialidade para a combinação como fonte de íons férricos para o reagente Fenton, adicionando H2O2 para a geração de radicais hidroxil (HO·). Foi, então, aplicado um novo planejamento baseado em RSM, avaliando a potencialidade do processo de oxidaçãocoagulação-Fenton com as variáveis independentes pH, concentração de
Fe(VI) -> Fe(III) e H2O2, e, como variável dependente para a avaliação dos resultados, a eficiência da redução da cor absorciométrica. A equação de regressão resultante deste planejamento, para o modelo quadrático, que se mostrou superior ao modelo linear é nAbs (%) = 36,9 - 21,58A + 8,37A2 + 1,36B + 0,92B2 + 1,08C + 1,52C2 + 1,27AB - 1,34AC + 1,33BC. Os resultados da análise ANOVA evidenciaram que a máxima redução da cor absorciométrica ocorre quando o pH inicial foi 3, usando-se 10g L-1 de Fe(VI) e 20 g L-1 peróxido de hidrogênio. Assim, se obteve ainda redução da cor absorciométrica da ordem de 96% e, da DQO, de 57%. Por ainda acreditar num aumento da eficiência da geração de radicais HO·, o processo anterior foi combinado à radiação UV, realizando-se então o chamado processo oxidaçãocoagulação-foto-Fenton e, como nos anteriores, através de RSM avaliaram-se as variáveis independentes, pH, concentração de Fe(VI) -> Fe(III), H2O2 e temperatura. Como variável dependente foi escolhida a redução da cor absorciométrica. A equação resultante para este planejamento, para o modelo quadrático, superior ao linear, é nAbs (%) = 38,3 - 20,2A + 8,12A2 - 0,27B + 3,73B2 + 0,3C + 3,6C2 + 1,67D + 3,1D2 + 1,72AB + 0,51AC - 1,82AD + 0,74BC - 1,11BD + 0,03CD. Os resultados da ANOVA demonstraram que a máxima redução ocorreu quando o pH inicial foi 3, usando-se 10 g L-1 de Fe(VI), 20 g L-1 peróxido de hidrogênio e temperatura de 60 °C. A máxima eficiência alcançada no tratamento do efluente AA pelo processo de oxidação-coagulação-foto-Fenton foi de 95% e, de 85%, para a cor absorciométrica e a DQO, respectivamente. A eficiência dos processos estudados, como pré-tratamento oxidativo-coagulanteoxidativo para posterior tratamento convencional (ex. microbiológico), pode ser interessante alternativa para o tratamento da corrente recalcitrante AA.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/10651 |
| Date | 27 October 2006 |
| Creators | Wilde, Marcelo Luís |
| Contributors | Martins, Ayrton Figueiredo, Peralba, Maria do Carmo Ruaro, Dallago, Rogério Marcos |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Química, UFSM, BR, Química |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 100600000000, 400, 500, 500, 500, 500, ade6000d-a348-4d49-a531-6500a65a153a, f3e9968e-966b-4413-b5ac-e74193b29a82, 0632c6b7-c840-455b-a3b1-1c3b9e61c6ae, 9050c1fd-3eda-454b-bdf7-f23a3ce1cd7f |
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