Photoreactors evaluation by the degradation of reactive dyes and textile effluent

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoThe continuous search for better quality of life, nowadays, implies in industrial growth e, consequently, in greater or minor degree of environmental pollution. The textile industry is responsible for part of this pollution; among the several environmental problems generated by the textile industry, two are distinguished: the not setting of dyes on the fibers, with losses of up to 50% of reactive dyes, and the great water consumption during the textile manufacturing (mean average of 100 L per kg of textile). The photocatalytic treatment of the reactive dyes (reactive red 4 and reactive blue 2) and the textile effluent was carried through by three different photo reactors: stirred tank and helicoidal tube photo reactors, both provided with TiO2 suspension; and rotative discs photo reactor, using immobilized TiO2. The parameters for the evaluation of the treatment efficiency were chemical oxygen demand (COD), absorptiometric color reduction and acute toxicity tests with bio indicators. Factorial planning was applied for the obtainance of the best results in terms of COD abatement of the effluent, and it was observed that the pH was the variable of greater importance for the applied processes. For the effluent treatment, in 120 min, the best results were obtained in stirred tank (pH 2, 500 mg TiO2, 60 °C and mercury vapor lamp) and helicoidal tube (pH 2, 200 mg TiO2, 50 °C, recirculation rate of 5 L h-1 and mercury vapor lamp) photo reactors, getting a COD abatement of 41% in both photo reactors, after factorial planning optimization. In the rotative discs photo reactor, by 16 rpm, xenon lamp and pH 2, a COD reduction of 36% was obtained, in 120 min. The photo catalysis performance in stirred tank photo reactor (pH 3, 400 mg of TiO2, 50 °C, mercury vapor lamp and dye concentration of 25 mg L-1), for the treatment of reactive red 4 and reactive blue 2 dyes, was enough for complete color removal in 5 and 10 min, respectively. The decolorization of the reactive red 4 and reactive blue 2 dyes, in helicoidal tube photo reactor, was possible in 20 and 40 min, respectively, by the following experimental conditions: pH 3, dye concentration of 25 mg L-1, 200 mg of TiO2, 50 °C and mercury vapor lamp. In the photo catalytic treatment using rotative discs photo reactor (pH 2, xenon lamp, 30 °C and velocity of 16 rpm), the solution of reactive red 4 was bleached in 120 min of treatment, and 150 min treatment was necessary for the decolorization of the reactive blue 2 solution.A busca incessante por melhor qualidade de vida, hoje em dia, implica em crescimento industrial e, conseqüentemente, em maior ou menor grau de poluição ambiental. A indústria têxtil é responsável por parte desta poluição; entre os vários problemas ambientais causados por ela, destacam-se dois: a não fixação de corantes às fibras (as perdas de corantes reativos podem chegar a 50%) e o grande consumo de água durante o beneficiamento de tecidos (média de 100 L por kg de tecido). O tratamento fotocatalítico dos corantes reativos (vermelho reativo 4 e azul reativo 2) e do efluente têxtil foi realizado por três diferentes fotorreatores: fotorreator tipo tanque agitado e fotorreator tubular helicoidal, ambos com TiO2 em suspensão; fotorreator de discos rotativos, com TiO2 imobilizado em discos de vidro. Os parâmetros utilizados para avaliar a eficiência do tratamento foram demanda química de oxigênio (DQO), redução da cor absorciométrica e teste de toxicidade aguda com bioindicadores. Aplicou-se planejamento fatorial para a obtenção de melhores resultados nos abatimentos da DQO do efluente e na descoloração dos corantes, observando-se ser o pH a variável de maior importância nos processos aplicados. Para o tratamento do efluente, em 120 min, os melhores resultados foram obtidos nos fotorreatores tipo tanque agitado (pH 2, 500 mg TiO2, 60 °C e lâmpada de vapor de mercúrio) e tubular helicoidal (pH 2, 200 mg TiO2, 50 °C, lâmpada de vapor de mercúrio e taxa de recirculação de 5 L h-1), obtendo-se um abatimento de 41% da DQO nos dois fotorreatores, após adequação com planejamento fatorial. Foi aplicado teste de toxicidade, com estudo analítico de metabólicos e enzimas do peixe Leporinus obtusidens, aos efluentes tratados em tanque agitado, para os quais foram obtidos os melhores resultados. Os testes indicaram, em geral, que o efluente têxtil estudado apresenta toxicidade e que o tratamento reduz a toxicidade deste efluente. No fotorreator de discos rotativos, com velocidade de 16 rpm, lâmpada de xenônio e pH 2, conseguiu-se redução de 36% da DQO em 120 min. O desempenho da fotocatálise em fotorreator tipo tanque agitado (pH 3, 550 mg de TiO2, 50 °C, lâmpada de vapor de mercúrio e 25 mg L-1 de corante), no tratamento dos corantes vermelho reativo 4 e azul reativo 2, com a adequação de variáveis por meio de planejamento fatorial, foi suficiente para remoção da cor em menos de 10 min. A descoloração dos corantes vermelho brilhante e azul reativo 2, em fotorreator tubular helicoidal foi possível em 20 e 40 min, respectivamente, e nas seguintes condições experimentais: pH 3, concentração de corante 25 mg L-1, 200 mg de TiO2, 50 °C e lâmpada de vapor de mercúrio. No tratamento fotocatalítico, em fotorreator de discos rotativos (pH 2, lâmpada de xenônio, 30 °C e velocidade de 16 rpm), a solução de corante vermelho reativo 4 foi descolorida em 120 min de tratamento e, 150 min de tratamento, foram necessários para descoloração do corante azul reativo 2