Treatment of industrial cellulose effluent by plasma obtained by high voltage electrolysis

Os efluentes das fábricas de celulose possuem uma alta carga orgânica e mesmo depois de sujeitos a tratamentos biológicos nas estações de tratamento de efluentes, eles são liberados com um material biorrecalcitrante de difícil degradação no meio hídrico. No presente trabalho, é apresentada uma nova alternativa para o tratamento desses efluentes baseado na produção do radical hidroxila por plasma obtido por eletrólise de alta tensão. Esses radicais possuem alto potencial de oxidação, causando degradação da matéria orgânica. Dois tipos de efluentes da indústria de celulose, um coletado antes do tratamento biológico (EATB) e o outro após o tratamento biológico (EDTB), foram utilizados para avaliar a eficiência do método, que se baseia na aplicação de um diferencial de potencial (580V) entre dois eletrodos mergulhados dentro da solução. Um planejamento unifatorial, tendo o tempo de plasma como variável, foi aplicado em ambos os efluentes. O tempo variou de 30 minutos a 420 minutos, e as respostas foram obtidas pelas análises físicoquímicas (DQO, COT, Cor e pH). Os melhores resultados para o efluente EATB foram num tempo de 420 minutos de aplicação de plasma, sendo estes: 99,9% de remoção de DQO, 95,6% de COT, 98,0% de cor e o pH final ficou igual a 11,6. Já para o EDTB, o tempo foi de 360 minutos, e os resultados iguais a 89,9% de DQO, 87,2% de COT, 95,0% de cor e o pH ficou igual a 11,9. Um planejamento fatorial foi realizado na amostra EATB, tendo como fatores temperatura do banho da água de refrigeração da cela, tempo de aplicação do plasma e dióxido de titânio (presença e ausência). O resultado do planejamento fatorial para o EATB mostrou que somente o tempo influenciou significativamente a degradação da matéria orgânica, nas condições estudadas. Estes resultados sugerem que o processo de tratamento de efluente por plasma tem potencial para ser aplicado nas indústrias como substituto ao tratamento biológico, necessitando de correção do valor de pH e do uso complementar de uma resina trocadora de íons para remoção de íons presentes no efluentes, principalmente para a remoção de cloreto.Effluents from cellulose processing facilities possess a high organic load and even after being submitted to biological treatment in effluent treatment stations, it is liberated with a biorecalcitrant material which is difficult to break down in the aquatic environment. The present study presents a new alternative for treatment of these effluents, based on production of the hydroxyl radical by plasma obtained by high voltage electrolysis. These radicals have a high oxidation potential, causing degradation of organic material. Two types of industrial cellulose effluents, one collected before biological treatment (EATB) and the other after biological treatment (EDTB), were utilized to evaluated efficiency of the method which is based on application of a voltage difference (580V) between two electrodes submerged in the solution. A unifactorial setup, using plasma time as the variable, was applied to both effluents. Time varied from 30 minutes to 420 minutes, and responses were obtained from physicalchemical analyses (COD, TOC, Color and pH). The best results obtained for the EATB effluent were obtained for 420 minutes of plasma application, being: 99.9% COD removal, 95.6% TOC removal, 95.0% color removal and final pH was equal to 11.9. A factorial setup was utilized for the degradation study of the EATB sample, where the factors were: temperature of the cell cooling water bath, time of plasma application and titanium dioxide (presence or absence). The result of the factorial setup for the EATB showed that only time significantly influenced degradation of the organic material at the studied conditions. These results suggest that the effluent treatment process by plasma has the potential to be applied in industry as a substitute to biological treatment, which requires pH correction and use of a complementary ion exchange resin for removal of ions present in the effluent, principally removal of chloride.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic