Aplicação de tecnologias eletroquímicas (oxidação via radicais hidroxila, oxidação mediada via cloro ativo e eletrocoagulação) para o tratamento de efluentes reais ou sintéticos

In this work the degradation of real and synthetic wastewater was studied using electrochemical processes such as oxidation via hydroxyl radicals, mediated oxidation via active chlorine and electrocoagulation. The real effluent used was collected in the decanter tank of the Federal University of Rio Grande do Norte (ETE-UFRN) of Effluent Treatment Plant and the other a textile effluent dye Ácido Blue 113 (AB 113) was synthesized in the laboratory. In the electrochemical process, the effects of anode material, current density, the presence and concentration of chloride as well as the active chlorine species on site generated were evaluated. Electrodes of different compositions, Ti/Pt, Ti/Ru0,3Ti0,7O2, BDD, Pb/PbO2 and Ti/TiO2-nanotubes/PbO2 were used as anodes. These electrodes were subjected to electroanalytical analysis with the goal of checking how happen the anodic and cathodic processes across the concentrations of NaCl and supporting electrolyte used. The potential of oxygen evolution reaction were also checked. The effect of active chlorine species formed under the process efficiency was evaluated by removing the organic matter in the effluent-ETE UFRN. The wastewater treatment ETE-UFRN using Ti/Pt, DDB and Ti/Ru0,3Ti0,7O2 electrodes was evaluated, obtaining good performances. The electrochemical degradation of effluent-UFRN was able to promote the reduction of the concentration of TOC and COD in all tested anodes. However, Ti/Ru0,3Ti0,7O2 showed a considerable degradation due to active chlorine species generated on site. The results obtained from the electrochemical process in the presence of chloride were more satisfactory than those obtained in the absence. The addition of 0.021 M NaCl resulted in a faster removal of organic matter. Secondly, was prepared and characterized the electrode Ti/TiO2-nanotubes/PbO2 according to what the literature reports, however their preparation was to disk (10 cm diameter) with surface area and higher than that described by the same authors, aiming at application to textile effluent AB 113 dye. SEM images were taken to observe the growth of TiO2 nanotubes and confirm the electrodeposition of PbO2. Atomic Force Microscope was also used to confirm the formation of these nanotubes. Furthermore, was tested and found a high electrochemical stability of the electrode Ti/TiO2-nanotubes/PbO2 for applications such as long-term indicating a good electrocatalytic material. The electrochemical oxidation of AB 113 using Ti/Pt, Pb/PbO2 and Ti/TiO2-nanotubes/PbO2 and Al/Al (electrocoagulation) was also studied. However, the best color removal and COD decay were obtained when Ti/TiO2-nanotubes/PbO2 was used as the anode, removing up to 98% of color and 92,5% of COD decay. Analysis of GC/MS were performed in order to identify possible intermediates formed in the degradation of AB 113.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Neste trabalho foi estudada a degradação de efluentes reais e sintéticos utilizando processos eletroquímicos, como oxidação via radicais hidroxila, oxidação mediada via cloro ativo e eletrocoagulação. O efluente real utilizado foi coletado no tanque decantador da Estação de Tratamento de Efluentes da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (ETE-UFRN) e o outro, um efluente do corante têxtil Azul Ácido113 (AB 113) foi sintetizado em laboratório. No processo eletroquímico, os efeitos do material anódico, da densidade de corrente, da presença e da concentração de cloreto assim como das espécies de cloro ativa geradas in situ foram avaliados. Eletrodos de diferentes composições, Ti/Pt, Ti/Ru0,3Ti0,7O2, DDB, Pb/PbO2 e Ti/TiO2- nanotubos/PbO2 foram utilizados como ânodos. Esses eletrodos foram submetido à análises eletroanalíticas com o objetivo de verificar como acontecem os processos anódicos e catódicos frente as concentrações de NaCl e eletrólito suporte utilizado. Os potencias de desprendimento de oxigênio também foram verificados. O efeito das espécies de cloro ativo formadas sob a eficiência do processo foi avaliado através da remoção da matéria orgânica do efluente ETE-UFRN. O tratamento do efluente ETEUFRN usando os eletrodos Ti/Pt, DDB e Ti/Ru0,3Ti0,7O2 foi avaliado, obtendo boas performances. A degradação eletroquímica do efluente ETE-UFRN foi capaz de promover a diminuição da concentração de COT e DQO em todos os ânodos testados. Entretanto, Ti/Ru0,3Ti0,7O2 apresentou uma degradação considerável devido as espécies de cloro ativa geradas in situ. Os resultados obtidos com o processo eletroquímico na presença de cloreto foram mais satisfatórios do que aqueles obtidos na ausência. A adição de 0,021 M NaCl resultou em remoções mais rápidas da matéria orgânica. Num segundo momento, foi preparado e caracterizado o eletrodo Ti/TiO2-nanotubos/PbO2 de acordo com o que reporta a literatura, entretanto sua preparação foi para um disco (10 cm de diâmetro) com área superficial bem superior ao descrito pelos mesmos autores, visando aplicação ao efluente do corante têxtil AB 113. Imagens de MEV foram tomadas a fim de se observar o crescimento dos nanotubos de TiO2 bem como confirmar a eletrodeposição do PbO2. Também foi utilizado um microscópio de Força Atômica para comprovar a formação desses nanotubos. Além disso, foi testada e constatada uma alta estabilidade eletroquímica do eletrodo Ti/TiO2-nanotubos/PbO2 para aplicações a longo prazo indicando como um ótimo material eletrocatalítico. A oxidação eletroquímica do AB 113 utilizando Ti/Pt, Pb/PbO2, Ti/TiO2-nanotubos/PbO2 e Al/Al (eletrocoagulação) também foi estudada. Entretanto, as melhores remoções de cor e decaimento de DQO foram obtidas quando Ti/TiO2-nanotubos/PbO2 foi utilizado como ânodo, removendo até 98% de cor e 92,5% de decaimento de DQO. Análises de CG/EM foram realizadas a fim de se identificar os possíveis intermediários formados na degradação do AB 113.