reação de fenton

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EFEITO SINRGICO DO Fe+2 E H2O2 NA REAO DE FENTON EMPREGADO NO TRATAMENTO DE GUAS DE ABASTECIMENTO CONTENDO SUBSTNCIAS HMICAS

Marcelo De Julio1, Tatiane Sakamoto De Julio2, Luiz Di Bernardo3RESUMO Procurando conhecer um pouco mais os mecanismos de atuao do reagente de Fenton, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a contribuio de cada produto qumico sulfato ferroso e perxido de hidrognio da reao do reagente de Fenton na eficincia de remoo de cor aparente e absorvncia a 253,7 nm, empregando gua de estudo preparada em laboratrio com a adio de substncias hmicas, apresentando elevada cor verdadeira (100 5 uH). Foram realizados ensaios de oxidao e/ou de coagulao, floculao e flotao em equipamento floteste. De acordo com os resultados obtidos, parece haver efeito sinrgico entre Fe +2 e H2O2, pois aplicando-se apenas perxido de hidrognio obteve-se eficincia mxima de remoo de cor aparente de 18% e apenas sulfato ferroso, eficincia mxima de 34%. Aplicando-se os dois produtos em conjunto (reagente de Fenton), atingiu-se eficincias de remoo de cor aparente de 68%, com dosagens muito inferiores de sulfato ferroso comparadas s anteriores. Para a absorvncia a 253,7 nm, as eficincias mximas de remoo foram ainda menores: 12% para o perxido de hidrognio; 9% para o sulfato ferroso; e com o reagente de Fenton, esta eficincia subiu para 63%. Palavras-chaves: efeito sinrgico; reagente de Fenton; tratamento de guas de abastecimento; substncias hmicas; flotao por ar dissolvido. Fe+2 AND H2O2 SYNERGIC EFFECT ON FENTONS REACTION APPLIED IN DRINKING WATER TREATMENT WITH HUMIC SUBSTANCES

ABSTRACT In order to know more on the action mechanisms of Fentons reagent, the present work had the objective to evaluate the chemical products ferrous sulphate and hydrogen peroxide contribution on Fentons reaction efficiency for the removal of apparent color and absorbance at 253,7 nm, using synthetic water prepared with humic substances, which presented high true color (100 5 uH). Tests of oxidation and/or coagulation, flocculation and flotation using flotest equipment were realized. From the obtained results, it seems to have a synergic effect between Fe+2 and H2O2, because when hydrogen peroxide was applied alone, it was achieved apparent color maximum removal efficiency of 18% and with ferrous sulphate alone, the apparent color maximum removal efficiency resulted of 34%. On the other hand, when applying both chemical products (Fentons reagent), it was reached apparent color removal of 68% with much lower ferrous sulphate dosages. The maximum removals efficiencies of the 253,7 nm absorbance were even lower: 12% for hydrogen peroxide; 9% for ferrous sulphate; and with Fentons reagent this efficiency resulted up to 63%. Keywords: synergic effect; Fentons reagent; drinking water treatment; humic substances; dissolved air flotation.

Trabalho recebido em 18/11/2009 e aceito para publicao em 11/12/2009.1

Professor Adjunto da Diviso de Engenharia Civil do Instituto Tecnolgico de Aeronutica ITA, Praa Marechal Eduardo Gomes, 50, Vila das Accias. CEP: 12.228-900, So Jos dos Campos, SP, Brasil, Tel: 55 12 3947-6800, Fax: 55 12 39476803, e-mail: [email protected] 2 Acadmica do Curso de Engenharia Civil da Universidade de Taubat UNITAU, e-mail: [email protected] Professor Titular do Departamento de Hidrulica e Saneamento da Escola de Engenharia de So Carlos da Universidade de So Paulo EESC USP, e-mail: [email protected]

Engenharia Ambiental Esprito Santo do Pinhal, v. 6, n. 3, p. 718 -737 , set/dez 2009

De Julio, M.; De Julio, T. S.; Di Bernardo, L. / Efeito sinrgico do Fe+2e H2O2 na reao do Fenton empregado ...

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1. INTRODUO

espcies hidrolisadas que atuam como coagulantes, o reagente de Fenton pode ter

O emprego do reagente de Fenton no tratamento de guas de abastecimento vem ganhando a ateno ao redor de do alguns planeta

a dupla funo de oxidao e coagulao nos processos de tratamento.

pesquisadores

Fe 2 H 2 O2 Fe 3 OH OH (1)Como o forte poder oxidativo do reagente de Fenton devido liberao do radical livre hidroxila, isto traz uma outra grande vantagem, pois diante da crescente degradao dos mananciais, torna-se cada vez mais necessria a pr-oxidao da gua

(MURRAY; PARSONS, 2004; DE JULIO et al., 2006; LIUDE JULIO et al., 2009). Um dos principais fatores para isto o aumento da concentrao de matria orgnica nos mananciais de abastecimento, sendo as substncias hmicas (SHs) uma de suas maiores constituintes. A reagente vantagem de da utilizao (Fe+2/H2O2) do no

afluente s estaes de tratamento. Com o reagente de Fenton no h a possibilidade de formao dos indesejveis compostos halogenados durante o processo de proxidao (desde que a gua bruta no possua os agentes precursores, como compostos de bromo e iodo), fato que no ocorreria utilizando-se o cloro como agente oxidante, produto este freqentemente empregado quando a qualidade da gua afluente estao de tratamento requer esta etapa adicional de tratamento. Outra vantagem no uso do reagente de Fenton para remoo de compostos orgnicos que os coagulantes

Fenton

tratamento de guas de abastecimento decorre da possibilidade de se ter a proxidao e a coagulao com o mesmo reagente, pois o Fenton consiste na aplicao de ons de Fe+2 e perxido de hidrognio em meio cido. Como mostrado na Equao 1, na reao do reagente de Fenton, formado o radical livre hidroxila (OH), altamente reativo (E = 2,33 V, potencial de oxirreduo superior ao do oznio e apenas levemente inferior ao do flor) e no seletivo, atuando como agente oxidante intermedirio (com tempo de meia vida da ordem de milisegundos), capaz de oxidar efetivamente numerosas substncias orgnicas (PEYTON, 1988; NOGUEIRA & GUIMARES, 2000). Como ambos os ons Fe+2 e Fe+3 formam

normalmente empregados em guas de abastecimento (sais de ferro e alumnio), em muitos casos, no so capazes de remover matria orgnica recalcitrante (FABRIS et al., 2004), que, para sua

Engenharia Ambiental - Esprito Santo do Pinhal, v. 6, n. 3, p. 718 -737, set/dez 2009


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remoo, requer processos alternativos de tratamento. Os denominados processos oxidativos avanados (POA) apresentamse como esta alternativa, sendo o reagente de Fenton um de seus representantes. Neste sentido, procurando conhecer um pouco mais os mecanismos de atuao do reagente de Fenton, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a contribuio de cada produto qumico sulfato ferroso e perxido de hidrognio da reao do reagente de Fenton na eficincia de remoo de cor aparente e absorvncia a 253,7 nm, empregando gua de estudo preparada em laboratrio com a adio de substncias hmicas.

de 0,45 m, at conferir cor verdadeira gua de estudo de 100 5 uH. Para a leitura da cor foram construdas curvas de calibrao com as SHs extradas em relao ao pH no espectrofotmetro

DR/4000 U da Hach, seguindo-se o procedimento descrito no Standard

Methods for the Examination of Water and Waste Water (1995). O pH e a temperatura da gua de estudo foram, em todos os experimentos, iguais a 5,0 0,1 e 20 1C, respectivamente. Os parmetros da mistura rpida, floculao e flotao foram fixados

baseados na literatura (MENDES, 1989; CENTURIONE FILHO, 2002) e em ensaios preliminares: Mistura rpida (Tmr = 10 s; Gmr = 1000 s-1); Floculao (Tfl = 15 min; Gfl = 25 s-1); Flotao (Presso na cmara de saturao = 400 kPa; Tempo de saturao = 8 min; Taxa de recirculao = 15%; Velocidades ascensionais de 15, 10 e 5 cm min-1). Para o emprego do reagente de Fenton como agente coagulante foi seguida metodologia definida por De Julio et al. (2005): dosa-se primeiramente

2. MATERIAL E MTODOS Os ensaios experimentais foram

realizados no equipamento Floteste (Nova tica), que consiste numa unidade de flotao por ar dissolvido em escala de laboratrio, trabalhando em batelada,

sendo que a metodologia para a realizao dos ensaios encontra-se descrita

detalhadamente em Di Bernardo et al. (2002). A gua utilizada nos ensaios foi proveniente do poo artesiano (sem cloro) que abastece o Campus I da USP de So Carlos, na qual foram adicionadas as SHs extradas de turfa (de acordo com a metodologia proposta por ROCHA et al., 2000) previamente filtradas em membrana

FeSO4.7H2O seguido do H2O2, sendo que logo aps a adio destes produtos qumicos coletada uma amostra para a leitura do pH da etapa oxidativa; tempo de oxidao de 1 minuto e 30 segundos, sendo este tempo contado partir da adio do



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sulfato ferroso, seguido do perxido de hidrognio (o gradiente de velocidade mdio desta etapa o mesmo da mistura rpida), at imediatamente antes de se adicionar o agente alcalinizante ou

fabricante Synth) com concentrao de 0,1 M. Para ajuste dos valores de pH foram usadas solues 0,1 N de hidrxido de sdio, NaOH, (perlas, A.R., fabricante Mallinckrodt) e cido clordrico, HCl, (36,5-38%, P.A., fabricante Synth). Para as medidas de cor aparente e absorvncia a 253,7 nm da gua flotada foi levado em conta (em todos os ensaios) o efeito de diluio causado pela introduo de gua saturada proveniente do poo artesiano (sem cloro) do Campus I da USP de So Carlos. Foi otimizada a dosagem de agente coagulante (reagente de Fenton) versus pH de coagulao, para posterior construo dos diagramas de coagulao, semelhante ao proposto por Amirtharajah & Mills (1982) e intensamente utilizado por Di Bernardo e Dantas (2005). Os diagramas de coagulao foram construdos tanto para a cor aparente como para a absorvncia a 253,7 nm remanescentes (diagramas para absorvncia no sero apresentados). Para tal, foram obtidos 136 pares de valores de dosagem de coagulante x pH de

acidificante, quando ento comea-se a contar o tempo de mistura rpida, sendo que logo aps a adio do agente alcalinizante ou acidificante coletada outra amostra para a leitura do pH de coagulao; e dosagem de perxido de hidrognio igual a trs vezes o requerido na estequiometria (3E) da reao do reagente de Fenton (Equao 1), sendo esta relao usada para todas as dosagens de sulfato ferroso testadas. Exemplificando, sabe-se que 1 mol de FeSO4.7H2O possui massa de 278,02 g, correspondendo a uma massa de Fe de 55,85 g. De acordo com a Equao (1), tem-se que 1 mol de Fe+2 reage com 1 mol de H2O2 (sendo a relao de 34,01/55,85). Sendo-1 +2

assim,+2

uma

dosagem de 15 mg L

de FeSO4.7H2O (15 x estequiometria

corresponde a 3,01 mg/L Fe 55,85/278,02), cuja

estabelece uma dosagem de 1,83 mg L-1 de H2O2 (3,01 x 34,01/55,85). Para uma dosagem de 3E, tem-se 5,5 mg L de H2O2 (3 x 1,83). A soluo de sulfato ferroso,-1

coagulao, sendo

para isto testadas

dosagens de FeSO4.7H2O de 5 mg L-1, 7,5 mg L-1, 10 mg L-1, 15 mg L-1, at 65 mg L1

(variando-se de 5 em 5 mg L-1), e, como

FeSO4.7H2O, (granular, P.A., fabricante J.T. Baker) foi preparada-1

j mencionado, a dosagem de H2O2 sempre de 3 vezes a relao estequiomtrica (3E).

com

concentrao de 10 g L e a de perxido de hidrognio, H 2 O2 , (29%, P.A.,



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Aps a construo dos diagramas de coagulao foi selecionado o par de valores dosagem de coagulante versus pH de coagulao, contido na curva de isoeficincia que conduziu aos melhores resultados e que apresentou potencial zeta mais prximo do ponto isoeltrico. O ponto selecionado apresentou as seguintes dosagens de produtos qumicos: 15 mg L-1 de FeSO4.7H2O; 5,5 mg L-1 de H2O2; e 4,5 mg L-1

procedendo-se da em diante da mesma forma descrita para a confeco dos diagramas de coagulao. Isto foi feito para poder comparar-se os resultados dos trs jarros. Coletou-se amostras do

subnadante nos trs jarros para as trs velocidades ascensionais estudadas (15, 10 e 5 cm min-1) e fez-se as leituras de cor aparente e absorvncia a 253,7 nm remanescentes. Entretanto, como ser visto, este ensaio gerou mais dvidas. Diante disto, optou-se por construir o diagrama de coagulao dosando-se apenas o sulfato ferroso; a inteno era construir outro diagrama apenas para o perxido de hidrognio, para que estes diagramas pudessem ser comparados com o diagrama da Figura 1 e, assim, tentar-se estimar a contribuio de cada produto qumico na eficincia de remoo dos parmetros medidos. Contudo, logo de imediato,

NaOH, conduzindo a um pH de igual a 5,7. Maiores

coagulao

informaes e uma discusso detalhada sobre os diagramas de coagulao para o reagente de Fenton e sobre o ponto selecionado podem ser consultadas em De Julio et al. (2006). Para se tentar estimar a avaliao da contribuio de cada produto qumico na eficincia de remoo global foi realizado um ensaio no floteste utilizando-se os trs jarros de flotao; no primeiro jarro dosouse apenas o perxido de hidrognio (5,5 mg L ), no segundo apenas o sulfato ferroso (15 mg L-1) e no terceiro o sulfato ferroso seguido do perxido de hidrognio (15 mg FeSO4.7H2O L e 5,5 mg H2O2 L1 -1 -1

percebeu-se no haver sentido em se tentar construir o diagrama somente para o perxido de hidrognio, pois ao variar o pH (para cada dosagem de perxido de hidrognio testada) observava-se diferena muito pequena na eficincia de remoo. Por esta razo, decidiu-se para cada dosagem de perxido de hidrognio

), sendo estas dosagens as mesmas

praticadas para o ponto selecionado no diagrama de coagulao da Figura 1. Depois de decorrido o tempo de oxidao (1 min e 30 s) dosou-se em cada um dos trs jarros a dosagem correspondente do agente alcalinizante (4,5 mg NaOH L ),-1

testada, correspondente a trs vezes o requerido na estequiometria para cada



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dosagem de sulfato ferroso empregada no diagrama de coagulao da Figura 1 variar o pH em apenas trs valores; um por volta de 3,6, outro por volta de 6,0 e o outro por volta de 7,0. Para a dosagem de 7,3 mg L-1

H2O2. Para o perxido de hidrognio foram testadas ainda dosagens de 60, 80 e 100 mgL-1, mas somente para um valor de pH. Para a construo dos diagramas de coagulao dosando-se somente o sulfato ferroso, empregou-se a metodologia

de perxido de hidrognio-1

(correspondente dosagem de 20 mg L

descrita por Di Bernardo et al. (2002), que pode ser assim resumida: primeiramente ajustava-se o pH da gua de estudo, adicionando-se o agente alcalinizante ou acidificante; depois disto dosava-se o

de FeSO4.7H2O), variou-se o pH em mais trs valores; os resultados para esta dosagem indicaram no haver necessidade de variar-se tanto o pH. Assim, para a construo dos

sulfato ferroso; aps o tempo de mistura rpida coletava-se uma amostra de cada jarro para a leitura do pH de coagulao; decorrido o tempo de floculao, as paletas eram retiradas, os registros de gua saturada abertos, e aplicava-se a taxa de recirculao pertinente; decorridos os

diagramas de coagulao, apenas para o sulfato ferroso, foram testadas dosagens de 5 mg L-1, 7,5 mg L-1, 10 mg L-1, 15 mg L-1, at 65 mg L (variando-se de 5 em 5 mg L1 -1 -

), ou seja, as mesmas dosagens de sulfato

ferroso praticadas para o reagente de Fenton; como os resultados no foram satisfatrios para dosagem alguma, dosouse ainda 70 e 75 mg L-1 de FeSO4.7H2O (totalizando 135 pares de valores de dosagem de coagulante versus pH de coagulao). Para os ensaios dosando-se apenas o perxido de hidrognio, foram aplicadas as dosagens correspondentes s estas

tempos correspondentes s velocidades de flotao desejadas, procedia-se s coletas e media-se o pH da gua flotada para a leitura de cor no espectrofotmetro. Os parmetros da mistura rpida, floculao e flotao so os mesmos apresentados anteriormente para a construo do

diagrama da Figura 1. A metodologia a mesma empregada para qualquer

dosagens de sulfato ferroso, dosagens estas as mesmas praticadas no diagrama de coagulao da Figura 1. As dosagens de perxido de hidrognio testadas foram: 1,8; 2,8; 3,7; 5,5; 7,3; 9,2; 11,0; 12,8; 14,7; 16,5; 18,4; 20,2; 22,0; e 23,9 mgL-1 de

coagulante comumente empregado (como o sulfato de alumnio ou cloreto frrico) e, com exceo da etapa oxidativa da reao do reagente de Fenton, a metodologia empregada tambm a mesma utilizada para este reagente. Isto foi feito para que o



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diagrama de coagulao da Figura 1 (reagente de Fenton) possa ser comparado com o da Figura 2 (sulfato ferroso). Para os ensaios dosando-se apenas o perxido de hidrognio, a metodologia foi semelhante, entretanto, no foi efetuada a flotao, haja vista que o perxido de hidrognio no agente coagulante;

Por fim,

com

as

dosagens

produtos qumicos dos pontos selecionados nos diagramas de coagulao das Figuras 1 e 2 (alm de outra condio, com a dosagem de perxido de hidrognio e hidrxido de sdio praticada para o ponto selecionado da Figura 1), foram realizados dois ensaios (para cada ponto selecionado ou condio, os ensaios foram feitos em rplica, para garantir sua reprodutibilidade) empregando-se os trs jarros do floteste, onde a gua flotada os FLA foi filtrada de

portanto com este produto no ocorria formao de flocos. Em sendo assim, no foi necessrio levar-se em conta o efeito da diluio nestes ensaios; assim, os valores lidos no espectrofotmetro para cor

empregando-se

(Filtro

aparente e absorvncia a 253,7 nm so os mesmos apresentados nas Figuras 3 e 4, respectivamente. Ademais, primeiramente dosava-se o agente alcalinizante ou

Laboratrio de Areia) que possui dimetro interno de 19 mm e meio filtrante constitudo de areia com 10 cm de espessura. Para cada jarro do floteste foi variada a granulomentria da areia, de acordo com a Tabela 1. A vazo mdia de filtrao foi de 16 mL min-1

acidificante para correo do pH da gua de estudo; a seguir dosava-se o perxido de hidrognio e aps o tempo de mistura rpida, ajustava-se a rotao para o gradiente de velocidade de floculao (25 s-1). Decorrido o tempo de floculao (15 min), desligava-se o equipamento,

(correspondendo a uma taxa de filtrao de aproximadamente 80 m3 (m2d)-1) e a coleta da gua filtrada se deu para o tempo mdio de filtrao de 30 min, contado depois do tempo de coleta (gua flotada) correspondente velocidade de flotao mais baixa, ou seja, 5 cmmin-1. Para a realizao deste ensaio seguiu-se a

retiravam-se as paletas e esperava-se o tempo que seria correspondente velocidade ascensional de 5 cmmin-1 (para que se tivesse o mesmo tempo dos ensaios para o reagente de Fenton, Figura 1, e sulfato ferroso, Figura 2), para ser possvel comparar-se os resultados.

metodologia proposta por Di Bernardo et al. (2000).



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Tabela 1. Granulometria da areia empregada no ensaio de filtrao aps flotao. Tipo de Areia 1 2 3 Faixa de Tamanho (mm) 0,27 a 0,59 0,42 a 0,84 0,59 a 1,41

Neste ensaio de filtrao alm dos parmetros medidos para a confeco dos diagramas de coagulaos pH da etapa oxidativa (no caso do reagente de Fenton), pH de coagulao, pH da gua flotada (para se definir qual curva previamente construda no espectrofotmetro seria

H2O2, somente do FeSO4.7H2O e, no ltimo jarro, destes dois produtos qumicos em conjunto (reagente de Fenton). No primeiro jarro, no qual foi dosado apenas perxido de hidrognio, como era esperado, no foi observada formao de flocos; entretanto no segundo jarro onde se dosou apenas sulfato ferroso tambm no foi observada formao de flocos; foi a partir deste ensaio que se sentiu a necessidade de investigar se o pH de coagulao no teria sido adequado ou a dosagem insuficiente. Entretanto, este fato j indicou que deve haver interao entre estes dois produtos qumicos (FeSO4.7H2O e H2O2), pois o pH de coagulao nos jarros 2 e 3 foram iguais, mas no terceiro jarro formaram-se flocos. Analisando-se as Tabelas 2, 3 e 4, observa-se que no jarro 1 os valores de cor

utilizada para as medies de cor aparente do subnadante), cor aparente e absorvncia a 253,7 nm (DR/4000 U da Hach) remanescentes mediu-se tambm a turbidez (2100P Turbidimeter da Hach) remanescente, a concentrao de carbono orgnico total, COT, (Total Organic Carbon Analyzer, TOC 5000A, da Shimadzu) remanescente e a concentrao de ferro total residual (espectrofotmetro de absoro atmica, modelo AA-1275, da Varian).

3. RESULTADOS E DISCUSSO As Tabelas 2, 3 e 4 trazem os resultados referentes contribuio de cada produto qumico na remoo dos parmetros medidos para cada uma das trs condies estudas; aplicao somente do

aparente e absorvncia so os mesmos para as trs velocidades ascensionais, pois a pequena reduo (de cor aparente) se deu somente pela oxidao da matria orgnica e no pela coagulao e posterior flotao. A reduo da cor aparente por oxidao foi



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muito pequena (12%), ao mesmo tempo em que houve um pequeno aumento da absorvncia, sendo que no se sabe explicar porque isto aconteceu. No jarro 2 como no houve formao de flocos, os valores de cor e absorvncia tambm foram iguais para as trs velocidades ascensionais e como se adicionou ferro gua houve pequeno aumento no valor da cor aparente remanescente, ao mesmo tempo que o valor da absorvncia foi maior que o dobro da gua de estudo; mais uma vez ainda no se sabe explicar porque os valores de absorvncia foram to elevados. No jarro 3, onde houve coagulao com o reagente de Fenton, foram

(para Va = 5 cmmin-1), respectivamente, revelando que, possivelmente, haja forte efeito sinrgico entre Fe+2 e H2O2. Lau et al. (2001), dosando apenas o perxido de hidrognio, obtiveram eficincia de

remoo de 8% para demanda qumica de oxignio (DQO), enquanto com a

coagulao com o reagente de Fenton esta eficincia aumentou para at 70%; esses autores tambm mencionaram que,

aparentemente, houve forte efeito sinrgico entre Fe+2 e H2O2 que aumentou a eficincia de coagulao dos resduos orgnicos, mas os mecanismos

responsveis por este drstico aumento de eficincia ainda no esto claros. Tabela

alcanadas eficincias de remoo de 61% e 57% para cor aparente e absorvncia

Tabela 2. Resultados da cor aparente e absorvncia a 253,7 nm remanescentes para verificao do efeito de cada produto qumico na remoo dos parmetros em questo para dosagem de 15 mgL-1 de FeSO4.7H2O, 5,5 mgL-1 de H2O2 e 4,5 mgL-1 de NaOH (este ltimo nos trs jarros) para V = 15 cmmin-1.Produto qumico pHoxid pHcoag pHflot Cor ap. (uH) Absorvncia (cm-1) %Absorvncia (A/A0)*100

H2O2 FeSO4.7H2O Fenton*NM: No Medido.

5,44 NM* 4,00

8,40 6,00 6,01

7,96 6,28 6,41

88 120 71

0,146 0,331 0,095

102 230 66

Tabela 3. Resultados da cor aparente e absorvncia a 253,7 nm remanescentes para verificao do efeito de cada produto qumico na remoo dos parmetros em questo para dosagem de 15 mgL-1 de FeSO4.7H2O, 5,5 mgL-1 de H2O2 e 4,5 mgL-1 de NaOH (este ltimo nos trs jarros) para Va = 10 cmmin-1.Produto qumico pHoxid pHcoag pHflot Cor ap. (uH) Absorvncia (cm-1) %Absorvncia (A/A0)*100

H2O2 FeSO4.7H2O Fenton

5,44 NM 4,00

8,40 6,00 6,01

7,96 6,28 6,41

88 120 58

0,146 0,331 0,077

102 230 54



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Tabela 4. Resultados da cor aparente e absorvncia a 253,7 nm remanescentes para verificao do efeito de cada produto qumico na remoo dos parmetros em questo para dosagem de 15 mgL-1 de FeSO4.7H2O, 5,5mg L-1 de H2O2 e 4,5 mgL-1 de NaOH (este ltimo nos trs jarros) para Va = 5 cmmin-1.Produto qumico pHoxid pHcoag pHflot Cor ap. (uH) Absorvncia (cm-1) %Absorvncia (A/A0)*100

H2O2 FeSO4.7H2O Fenton

5,44 NM 4,00

8,40 6,00 6,01

7,96 6,28 6,41

88 120 39

0,146 0,331 0,061

102 230 43

Perkowski & Kos (2002) tratando efluente de indstria txtil com o reagente de Fenton tambm observaram que a aplicao do perxido de hidrognio sozinho trouxe resultados muito pobres, tendo sido mantida praticamente a mesma a concentrao dos poluentes, em

razes que levaram ao aumento de eficincia quando foi aplicado o reagente de Fenton. Como mencionado no item 2,

Material e Mtodos, aps este ensaio constatou-se a necessidade da construo do diagrama de coagulao dosando-se somente o sulfato ferroso. A Figura 2 traz este diagrama.

comparao com o efluente bruto. Esses autores, no entanto, no discutiram as

gua de Estudo pH = 5,0 0,1 Cor Verdadeira = 100 5 uH Absorvncia = 0,146 0,005 cm-1 Turbidez < 1 uT Alcalinidade = 3,08 0,32 mgCaCO3 L-1 Condutividade = 65,2 2,1 S cm-1 Temperatura = 20 1C

Figura 1. Diagrama de coagulao contendo as curvas de mesma cor aparente remanescente (uH) em funo da dosagem de coagulante x pH de coagulao para velocidade ascensional de 5 cmmin-1. Diagrama j publicado: De Julio et al. (2006). Foi apresentado novamente, pois sem ele a comparao dos resultados fica comprometida.



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gua de Estudo pH = 5,0 0,1 Cor Verdadeira = 100 5 uH Absorvncia = 0,146 0,005 cm-1 Turbidez < 1 uT Alcalinidade = 3,08 0,32 mgCaCO3 L1

Condutividade = 65,2 2,1 S cm-1 Temperatura = 20 1C

Figura 2. Diagrama de coagulao contendo as curvas de mesma cor aparente remanescente (uH) em funo da dosagem de sulfato ferroso x pH de coagulao para velocidade ascensional de 5 cm min-1. No diagrama de coagulao da Figura 2, em cujos ensaios se dosou somente o sulfato ferroso e no o Fenton (como no diagrama da Figura 1), observouse formao de flocos somente a partir da dosagem de 50 mgL-1 de sulfato ferroso, sendo que os melhores resultados foram obtidos para a dosagem de 60 mgL-1 no pH de coagulao de 6,26. No diagrama da Figura 2 no foi observada a formao de duas regies (uma para valores de pH e dosagens de coagulante mais baixos, e outra para valores de pH e dosagens de coagulante um pouco mais elevados), assim como observado no diagrama da Figura 1; neste diagrama a primeira regio foi atribuda ao mecanismo de adsoro e neutralizao e a segunda ao mecanismo da varredura, conforme discutido por De Julio et al. (2006). No diagrama de coagulao do sulfato ferroso, provavelmente, o

mecanismo de coagulao predominante foi o da varredura, em funo das altas dosagens aplicadas e dos valores mais elevados do pH de coagulao (alm da constatao da formao de flocos de tamanhos considerveis, embora pouco menores que os observados para a segunda regio do diagrama da Figura 1, contudo maiores que os observados na primeira regio do mesmo diagrama). Embora tenham sido estudadas

dosagens ainda mais elevadas de sulfato



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ferroso,

70

e no os

75

mgL-1 2,

(conforme Material no e

absorvncia (diagramas de coagulao para absorvncia no foram apresentados, assim como os diagramas para as velocidades ascensionais de 15 e 10 cm/min). Por outro lado, Meri et al. (2005) obtiveram eficincias de remoo similares em relao cor, absorvncia e DQO para a oxidao e coagulao com o reagente de Fenton e para a coagulao com o sulfato ferroso (com polieletrlito aninico como auxiliar de floculao). As dosagens de produtos qumicos em cada caso foram: 300 mg L-1 de FeSO4 e 800 mgL-1 de H2O2 (reagente de Fenton); e 1250 mgL-1 de FeSO4 e 5 mgL-1 de polieletrlito aninico Henkel 23500 (coagulao com sulfato ferroso). As diferenas observadas

mencionado Mtodos),

item

resultados

foram

plotados no diagrama da Figura 2 pois, medida que aumenta a dosagem de sulfato ferroso, aumenta tambm a concentrao de ferro dissolvido na gua. Com isto, a eficincia de remoo de cor e absorvncia atingem um valor timo e a partir deste ponto voltam a declinar novamente. Alm disto, optou-se no plotar os resultados para as dosagens de 70 e 75 mgL-1 de sulfato ferroso pois, assim, os dois diagramas de coagulao apresentados neste trabalho apresentam a mesma escala, o que facilita a comparao visual entre eles. A mxima eficincia de remoo para a cor aparente foi de 34% (dosagem de 60 mg L de FeSO4.7H2O), conforme pode ser visto na Figura 2, eficincia esta bem inferior obtida com o reagente de Fenton (dosagens de 15 mg L-1 de FeSO4.7H2O e 5,5 mgL-1 -1

provavelmente so devidas aos efluentes distintos, pois essa pesquisa empregou efluente de indstria txtil, alm de ter sido usado auxiliar de floculao. Entretanto, esta pesquisa nos mostra que o sulfato ferroso se apresenta como um bom agente coagulante, sendo que isso depende do efluente a ser tratado, bem como do emprego de produtos qumicos auxiliares. Resta agora saber o efeito isolado do perxido de hidrognio, resultados

de H2O2), que

foi de 68% (Figura 1) para as mesmas condies. Para a absorvncia-1

os

resultados foram ainda piores, sendo que somente para a dosagem de 60 mgL de sulfato ferroso e para a velocidade ascensional de 5 cm min-1 obteve-se ligeira remoo (9%). Entretanto, com o reagente de Fenton chegou-se eficincias de remoo de at 63% em relao

apresentados nas Figuras 3 e 4. Analisando-se a Figura 3 observa-se que a oxidao das SHs com o perxido de hidrognio aplicado isoladamente pouco contribui para a reduo da cor (mximo



730

de 18%), sendo que os menores valores do pH de oxidao foram os que conduziram a redues pouco superiores. J para a absorvncia a pequenssima reduo,

conseguida apenas para a dosagem de 1,8 mgL-1 de H2O2), sendo observado via de regra um pequeno aumento no valor deste parmetro. J a dosagem de perxido de hidrognio pouco influiu na reduo dos parmetros medidos.

quando ocorreu, foi somente para os valores mais baixos do pH de oxidao (mxima eficincia de remoo de 12%,

Dosagem de H2O2 (mg L-1)

Figura 3. Cor aparente remanescente (uH) em funo da dosagem de H2O2 e do pH de oxidao.



731

Dosagem de H2O2 (mg L-1)

Figura 4. Porcentagem remanescente da absorvncia a 253,7 nm [(A/A0)*100] em funo da dosagem de H2O2 e do pH de oxidao.



732

Tabela 5. Resultados dos ensaios de filtrao em areia aps flotao para verificao do efeito de cada produto qumico na remoo dos parmetros em questo.Cor Ap. rem. aps flotao (uH) Tipo de Areia pHoxid pHcoag pHflot pHfiltr 15cm/min 5cm/min Abs rem. a 253,7 nm aps flotao (cm-1) 15cm/min 5cm/min % rem. Abs* aps flotao - (A/A0)*100 15cm/min 5cm/min Cor Ap. rem. aps filtrao (uH) Abs rem. a 253,7 nm aps filtrao (cm-1) % rem. Abs aps filtrao (A/A0)*100 Turbidez aps filtrao (uT) COT*** aps filtrao (mg L-1) Fe total residual aps filtrao (mg L-1)

Ensaio 1 Dosagem de 15 mgL-1 de FeSO4.7H2O; 5,5 mgL-1 de H2O2 (Fenton); e 4,5 mgL-1 NaOH1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 69 36 0,106 0,064 70 42

Date post:	17-Jul-2015
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reação de fenton

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