Estudo da aplicação da técnica de eletrodiálise no tratamento de efluentes de curtume

O processo industrial de beneficiamento de peles e couros é composto por várias etapas que compreendem tanto processos químicos quanto operações mecânicas e utiliza grandes volumes de água. A água, juntamente com os produtos químicos que não reagem completamente durante o processamento, gera efluentes com alto poder de contaminação e degradação do meio ambiente. Estes efluentes são ricos em matéria orgânica e apresentam composição química variável inviabilizando, assim, o reuso da água no processo produtivo. O tratamento convencional destes efluentes nem sempre é eficiente e para alguns parâmetros, a exemplo de nitrogênio e fósforo, entre outros, encontra grandes dificuldades para atingir o padrão de lançamento estabelecido pela legislação, que se torna cada vez mais rígida com vistas à proteção ambiental. Neste sentido, a busca por novas tecnologias de tratamento de efluentes de curtume é, sem dúvida, um grande desafio para o setor. Neste trabalho, investigou-se a possibilidade de utilizar, no tratamento de efluentes de curtume, um novo conceito de tecnologias, também conhecidas como “tecnologias mais limpas”, empregando-se um processo integrado que consiste na fotoeletrooxidação (FEO) da matéria orgânica seguido de eletrodiálise (ED). Técnicas eletroquímicas têm sido amplamente utilizadas no tratamento de vários tipos de efluentes, pois apresentam a vantagem da recuperação da água e dos sais presentes trazendo a “descarga zero” mais próxima à realidade. Os ensaios foram realizados em um reator piloto de fotoeletrooxidação. O ânodo e cátodo empregados eram de titânio recobertos com óxido. A fonte de radiação utilizada foi uma lâmpada de mercúrio de 400W. Nos experimentos de ED foi utilizada uma planta piloto Tecnoimpianti com cátodo e ânodo de titânio platinizados. As membranas empregadas foram a Selemion AMV e CMT com área efetiva de 172 cm2. O efluente industrial utilizado foi coletado ao final das etapas do tratamento convencional. Os resultados obtidos com a associação destas tecnologias ao tratamento convencional de efluentes de curtume mostraram uma redução de mais de 87% nos parâmetros avaliados, como DQO, DBO5, sólidos totais, nitrogênio e fósforo, entre outros, tornando possível o reuso da água no processo produtivo. Foram também realizados testes comparativos de recurtimento de couros wet-blue utilizando a água normal de abastecimento da empresa e a água obtida do tratamento associado FEO/ED. Os couros produzidos apresentaram características físico-químicas e físico-mecânicas que atendem aos requisitos para o artigo produzido sendo que outras características avaliadas, tais como aparência, toque, maciez e uniformidade de tingimento foram muito similares nos dois processos, comprovando o êxito da aplicação desta associação de tecnologias no tratamento de efluentes de curtume. Além disso, em ensaios de bancada, foram construídas as curvas corrente-voltagem para as membranas comercias Selemion CMT e Nafion e para as membranas MCS e MTS desenvolvidas pelo Lapol/Ufrgs. Foi utilizada uma célula de três compartimentos e fonte de corrente. Aplicou-se incrementos sucessivos de corrente em intervalos de dois minutos. Com finalidade de estudar a corrente limite para estas membranas, foram utilizadas, como solução de trabalho, uma solução de sulfato de sódio 0,1M, o efluente coletado na saída do tratamento convencional de curtume e este mesmo efluente convencional previamente submetido à fotoeletrooxidação. Com base nestes resultados foram realizados outros ensaios de bancada para avaliar a extração percentual (E %) de sódio, cálcio e cromo obtida com estas membranas considerando-se cada solução de trabalho. Para o ensaio de extração percentual foi utilizada uma célula de cinco compartimentos e corrente de 45 mA, durante 2h. Nas condições do ensaio, a membrana Nafion apresentou melhores resultados de extração percentual para sódio e cromo e a membrana Selemion CMT melhores resultados para cálcio, com as três soluções de trabalho utilizadas. Com as membranas MCS e MTS não foi observada extração percentual para cromo, quando utilizado o efluente convencional fotoeletrooxidado.In all stages of leather making there is considerable volume of water used in both chemical and mechanical operations. The wastewater of these operations can contain pollutants that are potentially harmful to the environment. Since these liquid effluents are rich in organic matter and contain a variety of different chemicals, they can not be reused directly in the productive process. Conventional tannery effluent treatment is not always efficient, mainly if considering some requirements that are difficult to be achieved, like the allowance for total nitrogen and phosphorus - among others - and the need to comply with a more and more demanding environment protection legislation. Therefore, the search for new technologies to be used in the treatment of tannery effluents is undoubtedly a great challenge for the leather industry. The possibility of treating tannery effluents through new technological concepts – also known as “cleaner technologies” - was tested in this work, integrating photo electro oxidation (PEO) followed by electrodialisys (ED). Electrochemistry techniques have been widely used in the treatment of many other types of effluents, since the advantage of recovering water and salts from them reduces the waste close to “zero discharge”. The tests were performed in a photoelectrooxidation pilot plant. The anode and cathode used were of titanium covered with oxide. The radiation source was a 400 W mercury lamp. The ED experiments were carried out in a pilot scale plant Tecnoimpianti using platinized titanium cathode and anode. The membranes employed were Selemion AMV and CMT with a 172 cm2 working area. The wastewater treated was taken from the discharge of a conventional tannery effluent treatment plant. The results obtained using these combined techniques show a reduction of more than 87% of the parameters tested – like BOD, COD, total solids, nitrogen and phosphorus, among others – making it possible to recycle the clean water directly into the tannery processes. Comparison tests were made between shoe upper leather retanning processes using normal feed water and recycled water after the combined PEO-ED treatments. The crust dyed leathers produced presented similar chemical and physical test values, according to requirements, and were also comparable in terms of appearance, grain break, handle, softness and color levelness. Besides, in bench tests, the current-voltage curves were built for the commercial membranes Selemion CMT and Nafion and for the membranes MCS and MTS developed by Lapol/Ufrgs. A cell of three compartments and a current source were used. Successive increments of current were applied every two minutes. With the purpose of studying the current limits for these membranes, a solution of sodium sulfate 0.1M, the effluent collected in the end of the conventional treatment of a tannery and this conventional effluent submitted previously to the photo electro oxidation were used, as work solution. Based on these results, other bench tests were performed to evaluate the percentage extraction (E %) of sodium, calcium and chromium obtained with these membranes being considered each work solution. For the percentage extraction tests, a cell of five compartments was used and a current of 45 mA was applied, during a two- hour period. In the conditions of the tests, the membrane Nafion has presented better results of percentage extraction for sodium and chromium and the membrane Selemion CMT has presented better results for calcium, considering the three work solutions used. With the membranes MCS and MTS percentage extraction was not observed for chromium, when the conventional effluent treated by photo electro oxidation was used