Estudo dos parâmetros de extração de fenol de efluentes aquosos por um tensoativo não iônico

Environmental sustainability has become one of the topics of greatest interest in industry, mainly due to effluent generation. Phenols are found in many industries effluents, these industries might be refineries, coal processing, pharmaceutical, plastics, paints and paper and pulp industries. Because phenolic compounds are toxic to humans and aquatic organisms, Federal Resolution CONAMA No. 430 of 13.05.2011 limits the maximum content of phenols, in 0.5 mg.L-1, for release in freshwater bodies. In the effluents treatment, the liquid-liquid extraction process is the most economical for the phenol recovery, because consumes little energy, but in most cases implements an organic solvent, and the use of it can cause some environmental problems due to the high toxicity of this compound. Because of this, exists a need for new methodologies, which aims to replace these solvents for biodegradable ones. Some literature studies demonstrate the feasibility of phenolic compounds removing from aqueous effluents, by biodegradable solvents. In this extraction kind called "Cloud Point Extraction" is used a nonionic surfactant as extracting agent of phenolic compounds. In order to optimize the phenol extraction process, this paper studies the mathematical modeling and optimization of extraction parameters and investigates the effect of the independent variables in the process. A 32 full factorial design has been done with operating temperature and surfactant concentration as independent variables and, parameters extraction: Volumetric fraction of coacervate phase, surfactant and residual concentration of phenol in dilute phase after separation phase and phenol extraction efficiency, as dependent variables. To achieve the objectives presented before, the work was carried out in five steps: (i) selection of some literature data, (ii) use of Box-Behnken model to find out mathematical models that describes the process of phenol extraction, (iii) Data analysis were performed using STATISTICA 7.0 and the analysis of variance was used to assess the model significance and prediction (iv) models optimization using the response surface method (v) Mathematical models validation using additional measures, from samples different from the ones used to construct the model. The results showed that the mathematical models found are able to calculate the effect of the surfactant concentration and the operating temperature in each extraction parameter studied, respecting the boundaries used. The models optimization allowed the achievement of consistent and applicable results in a simple and quick way leading to high efficiency in process operation.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

A sustentabilidade ambiental tem se tornado um dos temas de maior interesse nas indústrias, principalmente devido à geração de efluentes. Os fenóis são encontrados em efluentes de várias indústrias, como em refinarias, processamento de carvão, indústrias farmacêuticas, de plásticos, de tintas e de papel e celulose. Devido os compostos fenólicos serem compostos tóxicos ao ser humano e também a organismos aquáticos, a Resolução Federal CONAMA n° 430, de 13/5/2011 limita o teor máximo de fenóis, para lançamento em corpos de água doce, em 0,5 mg.L-1. No processo de tratamento desses efluentes, o processo de extração líquido-líquido é o processo mais econômico para a recuperação do fenol, pois consome pouca energia, mas, na maioria das vezes, implementa um solvente orgânico, sendo que o uso deste pode acarretar certos problemas ambientais, decorrentes da alta toxicidade que ele apresenta. Devido a isto, existe a necessidade de desenvolver novas metodologias, as quais visem a substituição destes solventes por compostos biodegradáveis. Alguns trabalhos da literatura comprovam a viabilidade da remoção de compostos fenólicos de efluentes aquosos, através de solvente biodegradável. Nesse tipo de extração denominada Extração Ponto Nuvem é utilizado um tensoativo não iônico como agente extrator dos compostos fenólicos. Visando otimizar o processo de extração de fenol, o presente trabalho aborda a modelagem matemática e otimização dos parâmetros da extração e investiga o efeito das variáveis independentes no processo. Foi empregando um delineamento fatorial 32 completo que teve como variáveis independentes a temperatura de operação e a concentração de tensoativo e, como variáveis dependentes, os parâmetros de extração: Fração volumétrica da fase coacervato, concentração residual de tensoativo e de fenol na fase diluída após a separação de fases e eficiência de extração do fenol. Para se alcançar os objetivos, o trabalho foi realizado em cinco etapas: (i) seleção de alguns dados da literatura; (ii)aplicação do modelo Box-Behnken para encontrar modelos matemáticos que descrevem o processo de extração de fenol; (iii) Cálculo da ANOVA com auxílio do programa STATISTICA 7.0 para avaliar a significância e predição dos modelos; (iv) Otimização dos modelos através de superfícies de respostas; (v) Validação dos modelos matemáticos a partir da tomada de medidas adicionais, com amostras diferentes das utilizadas na obtenção dos modelos. Os resultados obtidos mostraram que os modelos matemáticos encontrados são capazes de calcular o efeito da concentração do tensoativo e da temperatura de operação em cada parâmetro de extração estudado, respeitando as faixas trabalhadas. A otimização dos modelos obtidos permitiu de forma simples e rápida resultados coerentes e aplicáveis na operação para se alcançar resultados elevados de eficiência