Degradaçao das espécies químicas de relevância ambiental e estudo preliminar de remediaçao de efluentes papeleiros via processos oxidativos avançados em fase homogenea : Sergio Renato Vaz

Orientador: Patricio Peralta-ZamoraCo-orientador: Fernando WypychTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciencias Exatas, Programa de Pós-Graduaçao em Química. Defesa: Curitiba, 2004Inclui bibliografiaÁrea de concentraçao: Química analíticaResumo: Dentro do contexto ambiental a indústria papeleira aparece como destaque, principalmente em razão da geração de grandes volumes de resíduos líquidos, contendo elevada carga orgânica, forte coloração e inúmeras espécies de caráter deletério. Adicionalmente, grande parte destes substratos mostra resistência frente aos processos biológicos utilizados nas rotinas de tratamento, o que faz com que a proposta de novas e melhores alternativas seja essencial. O principal objetivo deste trabalho consiste em avaliar a eficiência de alguns processos oxidativos avançados (fotocatálise heterogênea, sistema UV-H2O2 e processos Fenton), em relação a degradação de substratos padrão que caracterizam os efluentes oriundos da indústria papeleira (fenol e lignina). Com base nestes antecedentes, objetiva-se selecionar o(s) processo(s) de melhor desempenho e avaliar, de maneira preliminar, a sua eficiência no tratamento de efluentes papeleiros, focalizando-se resíduos dos processos de polpação e branqueamento. Inicialmente, observou-se que todos os processos em estudo permitem uma eficiente degradação de fenol e das espécies transientes que surgem no decorrer do processo, quando aplicados em escala de bancada. De maneira geral, observou-se que todos os parâmetros monitorados (DQO, fenóis totais e cor) sofreram alteração em tempos inferiores a 120 min. Destaque deve ser dado ao processo foto-fenton assistido por radiação ultravioleta, que permitiu a extinção destes parâmetros em tempos aproximados de 15 min. Em fimção da sua precipitação em meio ácido, os estudos envolvendo a degradação de lignina somente foram realizados com o sistema UV-H2O2 . Nestes estudos, a redução de todos os parâmetros monitorados (DQO, cor e fenóis totais) foi observada em tempos de reação de 90 min. Nos estudos envolvendo efluentes de delignificação e branqueamento, o sistema UV-H2O2 , aplicado em escala de bancada e com um sistema de múltiplas adições de peróxido, permitiu o tratamento praticamente completo dos parâmetros monitorados, em tempos de reação inferiores a 150 min. Entretanto, ensaios realizados em sistema de recirculação não se mostraram tão eficientes, em razão do baixo tempo de residência das amostras na unidade fotoquímica. Em razão das dificuldades encontradas na implementação de sistemas contínuos assistidos por radiação artificial, sistemas foto-Fenton assistidos por radiação solar foram finalmente testados. Os resultados foram extremamente promissores, destacando a completa degradação de fenol, em tempos aproximados de 30 min, e o eficiente tratamento de efluente de delignificação, em tempos de 240 min. Em função destes resultados, é possível concluir que os processos oxidativos avançados assistidos por radiação solar apresentam uma promissora potencialidade para tratamento de matrizes complexas, como as estudadas no presente trabalho. Entretanto, estudos relacionados com o desenvolvimento de reatores são ainda necessários. Palavras chave: Efluentes papeleiros, processos oxidativos avançados, fenol, lignina.Abstract: In the environmental context, the paper mills have a distinctive role, mainly due to the generation of large quantities of liquid waste that contains high concentrations of organic matter, high colour and several chemicals of harmful effects. In addition to that, large quantities of these substrates show resistance to the biological processes used in the routine treatment, which leads to the proposition of new and better alternative methodology. The main goal of this work is to the evaluate the efficiency of some Advanced Oxidation Processes (heterogeneous photocatalysis, UV-H2O2 system and Fenton processes), on to the standard substrate degradation, that represent the effluents from the paper mills (phenol and lignin). Based on this background, the aim is to select the most efficient processes and pre-evaluate their efficiency in the treatment of paper mills effluents, focusing on the waste from pulping and bleaching processes. It may be noted that at lab scale level, all the processes considered in the present study allow an efficient degradation of phenol and transient substances that arise throughout the process. On the whole, it is observed that all the controlled parameters (COD, phenols and colour) may be eliminated in periods shorter than 120min. Special attention is required to the photo-Fenton process assisted by UV radiation, that allow the complete removal of these parameters within about 15 min. Due to their precipitation in acid conditions, the studies involving the lignin degradation only are accomplished with the UV- H2O2 system. In these studies, decrease of all controlled parameters is observed in reaction periods of 90 min. In lab-scale studies involving the effluents from pulping and bleaching, the UV- H2O2 system, and in a system of several H2O2 additions, almost complete treatment of the controlled parameters is allowed, in reaction periods shorter than 150min. Besides, the experiments carried out in the re-circulation system are not as efficient due to the short residence time of the samples in the photochemical unit. Due to the difficulties found in the implementation of the continous systems assisted by artificial radiation, photo-Fenton system assisted by solar radiation was finally tested. The results are extremely promising, highlighting the complete degradation of phenol, in periods of approximately 30 min and the efficient treatment of the pulping effluent in periods of 240 min. With these results, it is possible to conclude that the Advanced Oxidation Processes assisted by solar radiation present a promising methodology to the treatment of complex matrices, such as the ones studied in this research, although development of reactors related studies are still necessary. Key words: paper effluents, advanced oxidation processes, phenol and lignin