Remoção eletroquimica de fenol em efluentes aquosos utilizando celula de fluxo com anodo tridimensional do tipo ADE'Marca Registrada'

Autor(es)

Rosana Aparecida Di Iglia

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica
• Data de defesa: 2002-12-18

Membros da banca

Rodnei Bertazzoli; Jurandir Rodrigues de Souza; Meuris Gurgel Carlos da Silva; Jarbas José Rodrigues Rohwedder; Celia Marina de Alvarenga Freire

• Orientador: Rodnei Bertazzoli

Resumo

Os compostos fenólicos são amplamente utilizados, principalmente na produção de plásticos, resinas e na indústria petroquímica, gerando efluentes com alta toxicidade. Os tratamentos existentes, embora eficientes, demandam adição de grandes quantidades de reagentes, no caso da oxidação química, ou grandes áreas físicas, longos tempo de retenção e difícil controle do processo, no caso da degradação biológica. O objetivo deste trabalho é desenvolver e otimizar dois reatores eletroquímicos de fluxo utilizando anodos comerciais de óxidos de metais nobres para eletroxidação de fenol: um com anodo plano e outro com anodo tridimensional sendo ambos do tipo ADE® de Ti/RuO2 - TiO2. A inovação tecnológica deste processo de tratamento consiste no uso destes anodos usados em larga escala na indústria de álcalis e que além da alta resistência à corrosão e da boa atividade catalítica, podem ser confeccionados em diversos formatos e tamanhos. Este projeto foi desenvolvido em 4 etapas: 1) Construção dos reatores; 2) Estudo voltamétrico das reações do eletrodo; 3) Ensaios de eletroxidação de fenol e 4) Comparação do desempenho dos reatores. A caracterização e análise elementar do eletrodo tridimensional por MEV determinou sua composição como (TiO2)0,67-(RuO2)0,33 (mol%). Os ensaios de voltametria permitiram a atribuição de 3 picos das principais transições do rutênio, com base na literatura, para o eletrodo plano já que para o tridimensional estes picos foram suprimidos. Foi feita uma estimativa da área do eletrodo tridimensional como cerca de 3 a 4 vezes a área do plano. Foram iniciados então, os ensaios de eletroxidação de fenol nos reatores construídos em regime de recirculação. Avaliou-se a influência do potencial aplicado, da velocidade linear do fluido no reator sobre a constante cinética (KFAe) de oxidação de fenol e o consumo de energia elétrica. Sobrepotenciais mais positivos conduziram a maiores taxas de conversão de fenol atingindo um máximo em 2,5V. Com este sobrepotencial, o reator com anodo tridimensional apresentou uma taxa de 100% de conversão de fenol em apenas 3 horas de tratamento, enquanto que o reator com anodo plano atingiu 50 % de conversão em 3 horas e 62% em 5 horas de experimento. O mesmo comportamento foi observado para a redução de COT e DQO. O estudo da influência da velocidade linear para o reator com anodo tridimensional demonstra que a velocidade de eletroxidação de fenol aumenta quando a velocidade linear diminui, indicando que o tempo de residência da solução dentro do reator influencia no processo de eletroxidação de fenol. Este fato foi confirmado pela análise cinética e pelo monitoramento dos teores de COT e DQO, onde maiores valores de KFAe maiores reduções de COT e DQO foram obtidos para menores velocidades lineares. Para o reator com anodo plano não foi possível estabelecer uma tendência da velocidade de eletroxidação apenas com as curvas de decaimento, porém o cálculo das constantes cinéticas e a análise de COT e DQO demonstraram que velocidades lineares menores conduziram a resultados melhores. Com o anodo tridimensional, foi realizada uma estimativa de custo de processo para o potencial de 1,63V no qual 80% de fenol foi degradado. Nestas condições experimentais, obtém-se um consumo de 675 kWh.kg-1. No Brasil o valor médio do kWh industrial é de US$ 0,02, US$ 13,5 seria o custo da degradação de 1 kg of Fenol. Por este valor, poderiam ser tratados 10.000L de solução no caso de uma solução com concentração fenol de 100 mg.L-1. Comparando-se com o tratamento convencional de biodegração, o tratamento eletroquímico continua apresentando um custo alto, sendo assim ainda é necessário buscar melhorias no processo que conduzam a eficiência maior e diminuam o custo do processo (AU)

• Processo FAPESP: 98/10920-8 - Oxidação eletrolítica de compostos orgânicos em célula de fluxo: aplicação a soluções de fenol
• Beneficiário: Rosana Aparecida di Iglia
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado