Aplicação da eletrocoagulação assistida por radicais livres na remoção de p-nitrofenol em solução aquosa

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Pereira, Thiago Castanho
• Orientador(a): Carvalho, Karina Querne de
• Banca de defesa: Passig, Fernando Hermes , Carvalho, Karina Querne de , Vilar, Vítor Jorge Pais
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Eletroquímica; Compostos aromáticos; Fenóis; Água - Purificação; Electrochemistry; Aromatic compounds; Phenols; Water - Purification
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5192

O p-nitrofenol (PNF) é um composto químico nitroaromático tóxico, mutagênico e recalcitrante em compartimentos ambientais. A eletrocoagulação (EC) tem se mostrado um método eficiente para remoção de poluentes tóxicos. Pela eletrodissolução de ânodos de sacrifício e redução catódica da água, espécies coagulantes são formadas in situ, levando a adsorção dos poluentes nos coagulantes formados. Adicionando agentes oxidantes, como por exemplo persulfato de sódio nos processos de EC é possível aumentar a eficiência na remoção de poluentes tóxicos e recalcitrantes de soluções aquosas. Neste trabalho foi avaliado o processo da EC para remoção do PNF em solução aquosa em um reator air-lift cilíndrico (15 L de volume útil) com recirculação interna, utilizando eletrodos de alumínio e ferro, separadamente. Os eletrodos foram ligados em modo monopolar em série, e conectados a uma fonte de alimentação de corrente contínua. Para otimizar o processo de tratamento foi realizado planejamento experimental fatorial 2³ para avaliar os efeitos das variáveis pH inicial (pHi), densidade de corrente (j) e concentração do PNF (CPNF), tendo como variável resposta a eficiência de remoção do PNF e liberação de metal residual após 10800 s de tratamento. A partir da condição ótima apresentada para os eletrodos de Fe foram realizados experimentos com a adição de persulfato de sódio (PS) em diferentes concentrações (2380,8; 1190,3; 476,1 mg L-1). O efeito da adição do PS foi verificado na presença de corrente elétrica (EC + PS) e na ausência corrente elétrica (Fe0 + PS). Para os ensaios com agentes oxidantes também foram verificados os efeitos do ânion bicarbonato no processo. Para os processos de EC, observado o ajuste dos dados de remoção de PNF ao modelo cinético de primeira ordem. A remoção máxima do PNF atendendo os padrões de lançamento de Al e Fe em efluentes foi observado em pHi = 5,22, j = 8,06 mA cm-2 e CPNF = 14,12 mg L-1. A eficiência de remoção do PNF foi de 61% (k = 8,43(0,19)10-5 s-1) com eletrodos de Al e de 69% (k = 10,28(0,36)10-5 s-1) com eletrodos de Fe em 10800 s de reação. Para os ensaios com PS, foi possível observar a degradação do PNF mesmo na ausência de corrente elétrica, devido a processos de ativação heterogênea do agente oxidante. Com a adição de 2380,8 mg L-1 de PS foi possível observar constantes cinéticas k = 7,56(0,24)10-4 s-1 para o processo Fe0 + PS e k = 7,88(0,28)10-4 s-1 para o processo EC + PS. A adição de PS apresentou uma economia de 81% na energia elétrica empregada no processo. Os resultados demostraram maiores benefícios na utilização de eletrodos de Fe, devido a maiores eficiências de remoção e maior compatibilidade ambiental.