Desinfecção eletroquímica de águas: avaliação do desempenho de reator composto de membrana cerâmica e eletrodos de esponja de níquel e titânio/platina.

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: COSTA, Tereziana Silva da.
• Orientador(a): FRANÇA, Kepler Borges.
• Banca de defesa: OLIVEIRA, Líbia de Sousa Conrado. , FARIAS NETO, Severino Rodrigues de. , FRANÇA, Márcia Izabel Cirne. , VASCONCELOS, Antonio Carlos Sales.
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande
• Programa de Pós-Graduação: PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
• Departamento: Centro de Ciências e Tecnologia - CCT
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Reator eletroquímico tubular; Eletrogeração de cloro; Radicais hidroxilas; Escherichia coli; Colifagos somáticos; Consumo energético; Tubular electrochemical reactor; Chlorine electrogeneration; Hydroxyl radicals; Somatic coliphages; Energy consumption; Reactor electroquímico tubular; Electrogeneración de cloro; Radicales hidroxilo; Consumo de energía
• Área do conhecimento CNPq: Engenharia química
• Link de acesso: https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/36292

A desinfecção eletroquímica ocorre por meio da oxidação anódica eletroquímica (EAO) e tem demostrado eficiência na eliminação de diversos microrganismos. Suas principais vantagens incluem a possibilidade de produzir espécies desinfectantes in situ, baixo consumo energético, instrumentação compacta, facilidade de operação e automação, permitindo sua aplicação de maneira descentralizada. Visando contribuir com o progresso dessa tecnologia foi desenvolvido um reator eletroquímico tubular, com cátodo poroso de níquel e ânodo de titânio revestido com platina posicionados dentro de uma membrana cerâmica não condutora. O objetivo principal deste trabalho foi avaliar o desempenho deste reator na geração de espécies oxidantes e eliminação de Escherichia coli e colifagos somáticos. A membrana tem a função de remover os sólidos em suspensão, mas devido à direção do fluxo também funciona como um promotor de turbulência favorecendo o transporte de massa. O modo de operação do reator foi dead-end e os tratamentos eletroquímicos ocorreram sem recirculação, com tempos de residência teóricos variando entre 4,18 e 74,75 s. O desenvolvimento deste trabalho foi dividido em três fases. A primeira consistiu da confecção e caracterização de membranas cerâmicas. Na segunda fase, estudou-se o desempenho do reator no tratamento eletroquímico de águas sintéticas por planejamento experimental, com variáveis de entrada: NaCl, Na2SO4, diferença de potencial e vazão. Na terceira fase foi avaliada a performance de dois protótipos do reator (RET-01 e RET- 02) em termos de remoção de turbidez e cor, desinfecção, consumo de energia e custo da produção de água tratada em função das características físico-químicas e microbiológicas de águas residuárias. As membranas apresentaram tamanho de poro semelhante, porosidade aparente de 42,79% e 53,24% para MR01-10 e MR01-25, respectivamente, sendo o fluxo desta última em média 12,5 vezes superior à MR01-10. Nas melhores condições do planejamento experimental (Q = 1,6 L min-1, DDP = 12 V, [NaCl] = 1000 mg L-1, [Na2SO4] = 1000 mg L-1) a eletrogeração de cloro no reator atingiu 1,80 mg L-1 e a inativação de Escherichia coli foi 4,85-log10. A degradação de N,N-dimetil-p-nitrosoanilina (RNO) obtida na ausência de cloretos mostrou indícios da formação de radicais hidroxilas. Na Fase III foi verificada maior eficiência na remoção de turbidez e cor das águas residuárias no RET-02, devido à utilização da membrana MR01-10, reduzindo até 57,2% de turbidez e 39,0% de cor. A inativação de Escherichia coli foi visivelmente influenciada pela concentração de cloretos, constatando-se a redução de até 4,67-log10 no reator RET-01, nesse mesmo protótipo foi obtida inativação de 2,33-log10 de colifagos somáticos e o consumo energético para esses níveis de desinfecção foi apenas 0,10 kW h m-3. Para a mesma DDP os resultados de desinfecção foram melhores no RET-02 devido à maior área do ânodo e maior tempo de residência, porém, o consumo energético também foi superior.