Análise da combinação das tecnologias de adsorção em carvão ativo granular e oxidação eletroquímica para o tratamento de efluentes contaminados com benzeno

Autor(es)

Rodrigo de Mello

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Química de São Carlos (IQSC/BT)
• Data de defesa: 2023-02-24

Membros da banca

Artur de Jesus Motheo; Eduardo Bessa Azevedo; Maria Valnice Boldrin; Carmen María Fernández Marchante; Manuel Andrés Rodrigo Rodrigo

• Orientador: Artur de Jesus Motheo

Resumo

Diversas classes de contaminantes emergentes (CEs), poluentes sobre os quais não se tem completo conhecimento a respeito de seus efeitos ao ambiente e aos seres humanos, já foram detectadas em corpos hídricos. Paralelamente, nos últimos anos houve um aumento na preocupação da contaminação do ar atmosférico, sendo os compostos orgânicos voláteis (COVs) os principais contaminantes. É importante ressaltar que os CEs estão presentes no ambiente em baixas concentrações e que os métodos convencionais de tratamento utilizados nas estações municipais de tratamento de águas residuais não são capazes de removê-los completamente. Dentre os métodos alternativos, houve um crescente avanço nos métodos eletroquímicos. No entanto, sua eficiência decresce quando a concentração dos contaminantes é baixa devido a limitações de transferência de massa. Por esse motivo, nessa tese foi abordada a combinação das tecnologias de adsorção e oxidação eletroquímica para a remoção de contaminantes presentes em soluções aquosas e correntes gasosas. Primeiramente, avaliou-se o tratamento eletroquímico do antibiótico tetraciclina e do benzeno, tolueno e xileno, exemplos de COVs, em meio metanol, uma vez que este é utilizado para dessorver o contaminante adsorvido sobre a superfície de carvão ativado granular (CAG). Diferentes eletrodos foram utilizados para avaliar a eficiência do processo de tratamento eletroquímico: os eletrodos do tipo mistura de óxidos metálicos, conhecido comercialmente como DSA®, e ânodos de diamante dopado com boro (DDB) na presença de diferentes eletrólitos suporte (NaCl e H2SO4). Em seguida, foi avaliada a combinação da tecnologia de adsorção e oxidação eletroquímica no tratamento de um grande volume de solução contendo uma baixa concentração de benzeno. Finalmente, uma corrente de gás contaminada por benzeno foi produzida para avaliação da combinação das técnicas mencionadas no seu tratamento. Na oxidação eletroquímica do antibiótico usado como molécula de prova, o DSA® apresentou uma eficiência superior em meio metanol e NaCl em comparação com o DDB, com mais de 90% de remoção após 10 minutos de experimento. Já no caso do uso de H2SO4 como eletrólito suporte em meio metanol, o DDB teve uma maior remoção do contaminante. Em relação ao tratamento eletroquímico do benzeno, tolueno e xileno, o fator mais interessante foi a formação de substâncias de valor agregado quando o tratamento foi realizado em meio metanol, sendo o DDB mais eficiente que o DSA®. No tratamento combinando adsorção e oxidação eletroquímica, a possibilidade de recuperação do CAG foi avaliada e foi observado que uma etapa de secagem do material é necessária para que sua capacidade de adsorção se mantenha constante. Além disso, considerando a sustentabilidade do sistema, a análise de reutilização do metanol tratado após o ciclo de adsorção/dessorção foi analisada e foi possível observar que sua reutilização em 3 ciclos diminui menos de 10% na capacidade de adsorção do CAG. Finalmente, o tratamento tanto de soluções aquosas como correntes de ar contaminadas por benzeno se mostrou vantajoso mediante a combinação das técnicas de adsorção e oxidação eletroquímica em meio metanol em virtude da alta concentração do benzeno após a etapa de dessorção e ao anisol, substância de alto valor agregado, gerado durante o tratamento eletroquímico e sua produção ser proporcional à concentração inicial do benzeno. Dessa forma, essa tese contribuiu para um novo ponto de vista, que pode ajudar a mudar o paradigma do tratamento de efluentes por meio de técnicas de eletro refinaria. (AU)

• Processo FAPESP: 18/16308-8 - Obtenção e caracterização de nanomateriais híbridos a partir de nanofibras eletrofiadas e avaliação de sua eficiência frente a oxidação eletroquímica da atrazina
• Beneficiário: Rodrigo de Mello
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado