p&d na puc-rio em trat. Águas e efluentes e ... - eq.ufrj.br · – remoção de hidrazina...
TRANSCRIPT
Luiz Alberto Cesar Teixeira
Professor Associado da PUC-Rio e Consultor da Peróxidos do Brasil
P&D na PUC-Rio em Trat. Águas e Efluentes e Possibilidades de Projetos Visando ao Reuso
Abril 2008
Departamento de Ciência dos Materiais
e Metalurgia
• Áreas de atuação:– Descontaminação de Efluentes Industriais– Tratamento de Soluções de Processos– Tratamento de Águas
Técnicas EmpregadasOxidação Química (direta e avançada)
Tratamento Oxidativo de Águas e Efluentes
•• ConversãoConversão de de poluentespoluentes em em produtosprodutos finaisfinais nãonão--poluentespoluentes
•• ConversãoConversão poluentespoluentes em em substânciassubstâncias biobio--degraddegradááveisveis
•• RemoRemoççãoão de de corcor e odore odor
•• PrecipitaPrecipitaççãoão de de certoscertos metaismetais pesadospesados
• TratamentoTratamento ppóóss--biolbiolóógicogico de de poluentespoluentes recalcitrantesrecalcitrantes
•• AAççãoão biocidabiocida sobresobre micrmicróóbiosbios e e algasalgas
Escolha de Oxidantes no Caminho para a Produção + Limpa
Oxidantes Contaminantes
• Cloro/ Hipoclorito
• Ácido Nítrico / Nitratos
• Permanganato
Oxidantes Limpos
• Oxigênio
• Ozônio
• Peróxido de Hidrogênio
• Processos de OxidaçãoAvançada (Radicais HO.)
CaracterCaracteríísticassticas dos dos OxidantesOxidantes LimposLimpos
Oxidante eo (V) S água (mg/L) Preço Investimentocapacidade capacidade Oxidante em geradoroxidativa cinética (*) US$/t do oxidante
O2 (ar compr) 1.23 10 5 sim
O2 1.23 10 400 0
H2O2 1.76 1’000’000+ 1000 0
HO. 2.80 10’000 + 1100-3500 sim
O3 2.07 15 2500 sim
(*) Capacidade Cinética >>>> -d[Contaminante]/dt = k [Contaminante]αααα [Oxidante]ββββ
Oxidantes baseados em HOxidantes baseados em H22OO22
•• HH22OO2 2 (Aplica(Aplicaççãoão Direta)Direta)
•• HH22SOSO55 ((ÁÁcido de Caro)cido de Caro)
•• Processos Oxidativos AvanProcessos Oxidativos Avanççados (POAados (POA’’s)s)Fenton (FeFenton (Fe2+2+ + H+ H22OO22))FotoFoto--Ativado (UV + HAtivado (UV + H22OO22))Ozônio + HOzônio + H22OO22
•• ÁÁcido Peraccido Peracéético tico -- ProxitaneProxitane
-- Estocagem e dosagem simples (produto lEstocagem e dosagem simples (produto lííquido)quido)
-- MiscibilidadeMiscibilidade total em total em ááguagua
-- Elevado Potencial RedoxElevado Potencial RedoxHH22OO2 2 + 2H+ 2H++ + 2e+ 2e-- = 2H= 2H22O O eeoo = +1.76 V= +1.76 V
-- NãoNão--contaminantecontaminante e não persistentee não persistenteBenefBenefíícios Ambientais e em Reuso de cios Ambientais e em Reuso de ÁÁguasguas
-- Produto fabricado no Brasil em grande escalaProduto fabricado no Brasil em grande escala
PerPeróóxido de Hidrogênio Hxido de Hidrogênio H22OO22
FFáábricabrica dada PerPeróóxidos do xidos do BrasilBrasil emem Curitiba Curitiba CapacidadeCapacidade: 120 000 t/a H: 120 000 t/a H22OO22 a 100%a 100%
AplicaAplicaçção Diretaão Direta
Alvos: Cianetos, Sulfetos, Sulfitos, Nitritos, DQO, Metais PesadAlvos: Cianetos, Sulfetos, Sulfitos, Nitritos, DQO, Metais Pesadosos
POA FentonPOA Fenton
Fe Fe 2+ 2+ + H+ H22OO2 2 �������� Fe Fe 3+ 3+ + OH+ OH-- + + HO HO ..
Fe Fe 3+3+ + H+ H22OO22 �������� Fe Fe 2+2+ + H+ H++ + + HOHO22..
Fe Fe 3+ 3+ + 3 OH+ 3 OH-- �������� Fe(OH)Fe(OH)33 (s) (s)
Alvos: FenAlvos: Fenóóis, Corantes, Derivados de Petris, Corantes, Derivados de Petróóleo, DQO, recalcitrantesleo, DQO, recalcitrantes
HH22OO2 2 + 2 O+ 2 O33 �������� 3 O3 O22 + 2+ 2 HO HO ..
POA Ozônio + PerPOA Ozônio + Peróóxidoxido
Alvos: Amônia, Corantes, Recalcitrantes em geralAlvos: Amônia, Corantes, Recalcitrantes em geral
POA / HPOA / H22OO2 2 FotoFoto--Ativado com UVAtivado com UV
HH22OO22 ++ υυυυυυυυ (UV (UV λ = λ = λ = λ = λ = λ = λ = λ = 254 nm254 nm) ) �������� 22 HOHO..
Alvos: FenAlvos: Fenóóis, Corantes, DQO, recalcitrantes em geralis, Corantes, DQO, recalcitrantes em geral
ReaReaçções Quões Quíímicas de Aplicamicas de Aplicaçções Especões Especííficasficas
BrO3- + 3 H2O2 ���� Br- + 3 H2O + 3 O2Redução de Bromato:
NO2- + H2O2 ���� NO3
- + H2OOxidação de Nitrito:
ClO- + H2O2 ���� Cl- + H2O + O2Oxidação de Hipoclorito:
SO32- + H2O2 ���� SO4
2- + H2OOxidação de Sulfito:
H2S + 4 H2O2 ���� SO42- + 4 H2O + 2H+
HS- + 4 H2O2 ���� SO42- + 4 H2O + H+
S2- + 4 H2O2 ���� SO42- + 4 H2O
Oxidação de Sulfetos e H2S
CxHyOz + w ( H2O2 ou HO.) ���� a CO2 + b H2ORemoção de Matéria Orgânica Natural ou Sintética (Oxidação Simples e/ou Avançada):
Ca2+ + SeO32- + H2O2 = CaSeO4 (s) + H2ORemoção de Selênio (Oxidação /
Precipitação):
AsO2- + H2O2 ���� 2 H+ + AsO4
3-
2 Fe2+ + H2O2 + 2 H+ ���� 2 Fe3+ + 2 H2OFe3+ + AsO4
3- ���� FeAsO4 (s)Ca2+ + AsO4
3- ���� Ca3(AsO4)2 (s)
Remoção de Arsênio (Oxidação / Precipitação):
Mn2+ + H2O2 + 2 OH- ���� MnO2 (s) + 2 H2ORemoção de Manganês (Oxidação / Precipitação):
Fe2+ + ½ H2O2 + 2 OH- ���� Fe(OH)3 (s)Remoção de Ferro (Oxidação / Precipitação):
Reação Aplicação
Organismos Vivos e Organismos Vivos e MetabMetabóólitoslitos
Baixas dosagens de H2O2 conjugadas a condições hidrodinâmicas podem evitar a proliferação do mexilhão dourado em reservatórios dutos e equipamentos.
Controle de moluscos mexilhão dourado (Oxidação):
Em termos de oxidação química, apenas os processos de oxidação avançada são capazes de oxidar as toxinas dissolvidas.
Remoção de Toxinas Extracelulares (Oxidação Avançada):
Em termos de oxidação química, apenas os processos de oxidação avançada são capazes de remover MIB e Geosmina.
Remoção de MIB e Geosmina (Oxidação Avançada):
Baixas dosagens de H2O2 aplicado diretamente sobre o espelho d´água de reservatórios evita a proliferação de cianobactérias tóxicas.
Controle de Cianobactérias (Algas Verdes-Azuis) (Oxidação):
Figura 1: Canal de captação de água bruta do lago Ijssel que recebe contribuição de água do Rio Reno
Figura 2: Alimentação da Coagulação
ETA da PWN de Andijk em Enkhuizen (norte da Holanda)
Figura 3: Filtração após coagulação, floculação e decantação
Figura 4: Quatro Foto-reatores com UV + H2O2 em série em uma das 3 linhas.
Figura 5: Detalhe do Foto-reator UV
Figura 6: Área de descarga do tanker de H2O2
Figura 7: Tanque de estocagem de H2O2
Figura 8: Tanque de estocagem de H2O2
Pré-Tratamento Oxidativo e Algicida em Represas
H2O2 no Tratamento de Água Potável SABESP / SP
20 milhões de habitantes atendidos.
SABESP SABESP –– RepresaRepresa Rio GrandeRio Grande
• Projetos desenvolvidos em Tratamentode Águas e Efluentes Industriais
– Remoção de As Fe + H2O2– Remoção de CN (*) H2O2, Ácido de Caro, e UV + H2O2– Remoção de U H2O2– Remoção de Fe/CN UV + H2O2– Remoção de Cr H2O2 + NaOH– Remoção de Fenóis Fe + H2O2 / UV + H2O2– Remoção de Corantes Reat´s Fe + H2O2 / UV + H2O2– Remoção de Hidrazina H2O2– Remoçao de Mn (*) H2O2– Remoção de Amônia (*) Ácido de Caro– Remoção de Boro (*) Adsorção– Trat. Água de Torres de Resfr. (*) H2O2 vs Cloro
(*) Em co-orientação com Profa. Lidia Yokoyama / EQ-UFRJ
Exemplo de Resultados
-- Abatimento de DQO e Cor de Efluente Proveniente de Abatimento de DQO e Cor de Efluente Proveniente de TratTrat. Biol. Biolóógicogico
Exemplo do poder da OxidaExemplo do poder da Oxidaçção Avanão Avanççadaada
Antes Após tratamentocom Sistema Fenton