Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nonylphenol polyethoxylates are nonionic surfactants widely
employed on textile industry. Submitted to inadequate effluent treatment processes, these compounds can be eventually biodegraded to metabolites with estrogenic activity. Therefore, efficient processes on increasing the biodegradability or for the removal of these metabolites became necessary. In this work, the nonylphenol polyethoxylate (9 ethylene oxide unities, NF9) degradation by advanced oxidation (Fenton and photo-Fenton) and electrochemical processes (electrocoagulation, electrochemical Fenton) was verified. The studied process parameters were: NF9 concentration (measured by means of high performance liquid chromatography HPLC), chemistry oxygen demand (COD), absorbance on UV-visible region (200-800 nm) and hydrogen peroxide concentration (H2O2). For the determination of NF9 on textile wastewater, a modified procedure was developed based on the extraction of surfactants and subsequently HPLC measurement. The determined NF9 concentration on textile wastewater was around 20 mg L-1. Factorial design was applied to optimize the experimental conditions for NF9 degradation in aqueous solution with the aid of electrocoagulation and Fenton processes. The electrocoagulation experiments were performed in a 500 mL, water cooled, stirring tank reactor, maintaining a distance of 3.5 cm between electrodes. The evaluated parameters were: NF9 concentration (20 and 40 mg L-1), temperature (30 and 60 0C), applied current (1 and 1.5 A) and electrode material (iron and aluminium). The use of aluminium electrodes brought the best significance effects. The temperature effect was not significant, statistically. The best performance was achieved by experiments using 20 mg L-1 NF9, 1.5 A and aluminium electrodes (NF9 degradation up to 95%, 30 min reaction). For Fenton process, experiments were done in stirring tank reactor (1000 mL) and pH 3. The evaluated concentrations were: NF9 (20 and 40 mg L-1), Fe2+ (20 and 40 mg L-1) and H2O2 (60 and 100 mg L-1). All investigated variables were significant. The best performance (95% NF9 degradation, 5 min reaction) was obtained using the following concentrations: 20 mg L-1 of NF9, 40 mg L-1 of Fe2+ and 100 mg L-1 of H2O2. In order to enhance NF9 degradation, by electrocoagulation with iron electrodes, electrochemical Fenton was also performed. The same equipment from electrocoagulation was used, adding 20 mg L-1 of H2O2 and adjusting to pH 3. With this treatment, NF9 removal from aqueous solutions up to 95%, in 5 min of reaction, was achieved. For further applications of the proposed treatments (Fenton, photo-Fenton, electrochemical Fenton and electrocoagulation) to the textile effluent, the best results from factorial design with aqueous solutions were take. The employed reactor for photo-Fenton treatment was just the same used on Fenton process by coupling a photoirradiation chamber composed by a mercury lamp (125 W) and a quartz column. The electrocoagulation allowed NF9 and COD reduction of 95 and 50%, respectively, in only 15 min reaction. The Fenton process provided 38% NF9 reduction and 11% organic matter degradation, in just 5 min reaction. On the other hand, 58% NF9 degradation and 21% COD reduction were obtained for photo-Fenton process after an hour of reaction. The addition of hydrogen peroxide to the electrocoagulation process, using iron electrodes (electrochemical Fenton), increased the NF9 degradation from 45 to 95%, in only 5 min reaction. By the applied conditions, all investigated processes proved to be efficient on the NF9 degradation in aqueous solutions. For the textile wastewater, electrochemical treatments showed the best results, as much for NF9 removal as for COD reduction. / Nonilfenóis polietoxilados são surfactantes não iônicos amplamente utilizados pela indústria têxtil. Estes compostos, submetidos a processos inadequados de tratamento, podem ser biodegradados a metabólitos que apresentam atividade estrogênica. Desta forma, processos de tratamento de efluentes, eficazes para a remoção e/ou aumento da biodegradabilidade destes produtos suspeitos de ação desreguladora hormonal, fazem-se muito necessários, atualmente. Neste trabalho, verificou-se a degradação de nonilfenol polietoxilado com 9 moles de óxido de etileno (NF9) por meio de processos avançados de oxidação (Fenton e foto-Fenton) e eletroquímicos (eletrocoagulação, Fenton eletroquímico). Os parâmetros de processo estudados foram: concentração de NF9 (determinada por meio de cromatografia líquida de alta eficiência - HPLC), demanda química de oxigênio (DQO), absorbância na região UV-Visível (200-800 nm) e concentração residual de peróxido de hidrogênio (H2O2). Primeiramente, fez-se a determinação da concentração de NF9 presente no efluente têxtil através de procedimento desenvolvido para tanto, com base na extração de surfactantes para posterior determinação. A concentração de NF9 nas amostras de efluente têxtil foi da ordem de 20 mg L-1. Fez-se planejamento fatorial para a adequação das condições experimentais do processo de degradação de NF9, em solução aquosa, com auxílio dos processos de Eletrocoagulação e Fenton. Os experimentos de eletrocoagulação foram feitos em reator tipo tanque agitado, de 500 mL de capacidade, com resfriamento e com distância entre os eletrodos de 3,5 cm. Os parâmetros avaliados foram: concentração do NF9 (20 e 40 mg L-1), temperatura (30 e 60 0C), corrente aplicada (1 e 1,5 A) e natureza do eletrodo (ferro e alumínio). A utilização de eletrodos de alumínio gerou efeitos de maior significância. O efeito exercido pela temperatura não foi significante, estatisticamente. O melhor desempenho, com redução da concentração do NF9 superior a 95% (em 30 min de reação), foi alcançado no experimento em que foram utilizados 20 mg L-1 de NF9, corrente de 1,5 A e eletrodos de alumínio. Para o processo Fenton, os experimentos foram efetuados em reator tipo tanque agitado (1000 mL de capacidade) e em pH 3. Foram avaliadas as concentrações de: NF9 (20 e 40 mg L-1), Fe2+ (20 e 40 mg L-1) e H2O2 (60 e 100 mg L-1). Todas as variáveis investigadas foram significantes. O melhor desempenho, com redução da concentração de NF9 superior a 95% (em 5 min de reação), foram obtidos usando-se as seguintes concentrações: 20 mg L-1 de NF9, 40 mg L-1 de Fe2+ e 100 mg L-1 de H2O2. Com o objetivo de intensificar a degradação de NF9, obtida por eletrocoagulação com eletrodos de ferro, fez-se também Fenton eletroquímico. Foi utilizado o mesmo equipamento da eletrocoagulação, apenas, adicionando-se 20 mg L-1 de H2O2 e ajustando-se o pH a 3. Com este tratamento chegou-se a remoção acima de 95% de NF9 em solução aquosa, em 5 min de reação. Os melhores resultados obtidos foram, então, tomados como base para a aplicação dos tratamentos propostos (Fenton, foto-Fenton, Fenton eletroquímico e eletrocoagulação) na degradação de NF9 em efluente têxtil. O reator empregado para o tratamento foto-Fenton foi o mesmo utilizado no processo Fenton, acoplando-se câmara de fotoirradiação composta por lâmpada de mercúrio de 125 W e coluna de quartzo. A eletrocoagulação permitiu redução de NF9 e DQO da ordem de 95 e 50%, respectivamente, em apenas 15 min de reação. O processo Fenton propiciou redução de NF9 de 38% e degradação da matéria orgânica de 11 %, já em 5 min de reação. Quanto ao processo foto-Fenton, redução NF9 e DQO da ordem de 58 e 21%, respectivamente, foram obtidas após uma hora de reação. A adição de peróxido de hidrogênio em processo de eletrocoagulação, utilizando-se eletrodos de ferro (processo Fenton eletroquímico), promoveu aumento do desempenho, na degradação de NF9, de 45 para 95%, em 5 min de reação. Nas condições investigadas, todos os processos mostraram-se eficientes na degradação de solução aquosa de NF9. Para o efluente têxtil, os tratamentos eletroquímicos forneceram os melhores resultados, tanto para a remoção de NF9 como para a redução de DQO.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/10383 |
| Date | 29 July 2004 |
| Creators | Henriques, Danielle Marranquiel |
| Contributors | Martins, Ayrton Figueiredo, Machado, ênio Leandro, Zanella, Renato |
| 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, c00266b6-4883-453d-b92d-f371f0a5c77f, 83525661-81e2-4c1d-bbde-36daa91d8442, 91ca9a05-efa0-482c-9364-32cd291280e8 |
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