Lorgio Gilberto Valdiviezo Gonzales O efeito de diferentes …livros01.livrosgratis.com.br/cp087414.pdf · 2016. 1. 26. · Lorgio Gilberto Valdiviezo Gonzales O efeito de diferentes

Lorgio Gilberto Valdiviezo Gonzales

O efeito de diferentes eletrodos metalicos naeletrocoagulacao de efluentes oleosos

Dissertacao de Mestrado

Dissertacao apresentada como requisito parcial para obtencao dograu de Mestre pelo Programa de Pos–graduacao em EngenhariaMetalurgica do Departamento de Ciencia dos Materiais e Met-alurgia da PUC-Rio

Orientador: Prof. Mauricio Leonardo Torem

Rio de JaneiroAgosto de 2008

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O efeito de diferentes eletrodos metalicos naeletrocoagulacao de efluentes oleosos

Dissertacao apresentada como requisito parcial para obtencao dograu de Mestre pelo Programa de Pos–graduacao em EngenhariaMetalurgica do Departamento de Ciencia dos Materiais e Met-alurgia do Centro Tecnico Cientıfico da PUC-Rio. Aprovada pelaComissao examinadora abaixo assinada.

Prof. Mauricio Leonardo ToremOrientador

Departamento de Ciencia dos Materiais e Metalurgia —PUC-Rio

Prof. Roberto Jose de CarvalhoDepartamento de Ciencia dos Materiais e Metalurgia - PUC-Rio

Prof. Achilles Junqueira bourdot DutraUniversidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ

Prof. Jose Eugenio LealCoordenador Setorial do Centro Tecnico Cientıfico — PUC-Rio

Rio de Janeiro, 12 de Agosto de 2008

Todos os direitos reservados. E proibida a reproducao totalou parcial do trabalho sem autorizacao da universidade, doautor e do orientador.


Graduou-se em Engenharia Metalurgica pela UNT (Univer-sidade Nacional de Trujillo) em 2003. Cursou Mestrado emEngenharia Metalurgica no DCMM/PUC-Rio em 2008.

Ficha CatalograficaValdiviezo Gonzales, Lorgio Gilberto

O efeito de diferentes eletrodos metalicos na eletroco-agulacao de efluentes oleosos / Lorgio Gilberto ValdiviezoGonzales; orientador: Mauricio Leonardo Torem. — Rio deJaneiro : PUC-Rio, Departamento de Ciencia dos Materiais eMetalurgia, 2008.

v., 116 f: il. ; 30 cm

1. Dissertacao (mestrado) - Pontifıcia UniversidadeCatolica do Rio de Janeiro, Departamento de Ciencia dos Ma-teriais e Metalurgia.

Inclui referencias bibliograficas.

1. Ciencia dos Materiais e Metalurgia – Tese. 2. Eletroco-agulacao. 3. Efluentes oleosos. 4. Anodos Al-Fe. 5. RemocaoDQO, Turbidez. I. Torem, Mauricio Leonardo. II. PontifıciaUniversidade Catolica do Rio de Janeiro. Departamento deCiencia dos Materiais e Metalurgia. III. Tıtulo.

CDD: 669

Dedico este trabalho aos meus pais e irmao.

Agradecimentos

A Deus pelo amparo e oportunidades.

Ao professor Maurıcio Leonardo Torem , pela sua valorosa orientacao e

dedicacao, para o desenvolvimento deste trabalho.

Aos membros da Comissao Examinadora Roberto de Carvalho, e Achilles

Bourdot, que aceitaram revisar o trabalho, agregando-lhe valor.

Aos Professores e colegas da PUC-Rio pelas ensenhanzas e ajuda.

Ao Brasil, pela oportunidade do mestrado e por fazer minha estadia,

cheia de Boas lembrancas, obrigado por tudo.

A Patricia, Mariana, Rafaela e Abiatar pela amizade.

A minha mae e irmao : Augusta Gonzales Lopez e Juan Carlos Valdiviezo

Gonzales, pela constante valorizacao e incentivo ao estudo e ao conhecimento.

A meu Pai, sempre presente nas minhas lembrancas.

Por fim, a Jaime, Epifanio e Luis Renato, aqueles que sempre ficaram

por perto nos momentos de alegria e tristeza; amigos e irmaos. LATEX.

Resumo

Valdiviezo Gonzales, Lorgio Gilberto; Torem, Mauricio Leonardo. Oefeito de diferentes eletrodos metalicos na eletrocoagulacao deefluentes oleosos. Rio de Janeiro, 2008. 116p. Dissertacao de Mestrado— Departamento de Ciencia dos Materiais e Metalurgia, PontifıciaUniversidade Catolica do Rio de Janeiro.

No presente trabalho, foi avaliado num modo sistematico o processo de

eletrocoagulacao (EC) usando eletrodos de alumınio e ferro como material

de anodo e aco inoxidavel como material de catodo, operando com diferentes

parametros tais como: concentracao inicial do oleo, distanciamento entre os

eletrodos, relacao area-volume (SA/V) e densidade de corrente. A reducao

da demanda quımica de oxigenio (DQO) e turbidez foram as principais

variaveis respostas analisadas. Os ensaios foram feitos em batelada com um

efluente sintetico (5,1 litros) e com agitacao magnetica (150 rpm). A densidade

de corrente e a relacao SA/V foram os parametros com maior influencia

no processo. O aumento deles reduz notoriamente o tempo de tratamento.

Os resultados mostraram que a eletrocoagulacao, para os dois tipos de

materiais (Fe/Al), conseguem uma excelente reducao da DQO e da turbidez

nas seguintes condicoes experimentais: densidade de corrente, 9,4 mA/cm2,

distanciamento entre os eletrodos, 10 mm, relacao area-volume(SA/V), 30,35

m2/m3 e 30 minutos de operacao.

Eficiencias de reducao de 99% e 98,3% foram alcancadas para a DQO e a

turbidez com anodos de alumınio. Do mesmo modo 94,8% da DQO e 98,5%

da turbidez para o caso do ferro foi reduzido do efluente sintetico. O processo

de eletrocoagulacao, operando nessas condicoes envolve um custo total de 7,1

R$/m3 e 5 R$/m3 por metro cubico para alumınio e ferro, respectivamente.

Estes custos so incluem custo de energia e consumo dos eletrodos. A borra

produzida foi de 2,23 kg/m3 para alumınio e 2,76 kg/m3 para o ferro.

Finalmente, o consumo de energia foi de 4,15 kWh/m3 e 3,72 kWh/m3 para

alumınio e ferro, respectivamente. Um tratamento de eletrocoagulacao para

um efluente oleoso sintetico foi satisfatoriamente implementado do ponto de

vista da reducao destes parametros.

Palavras–chaveEletrocoagulacao. Efluentes oleosos. Anodos Al-Fe. Remocao DQO,

Turbidez.

Abstract

Valdiviezo Gonzales, Lorgio Gilberto; Torem, Mauricio Leonardo. Theeffect of different metallic electrodes on the electrocoagulationof oily wastewater. Rio de Janeiro, 2008. 116p. MsC Thesis — Depar-tamento de Ciencia dos Materiais e Metalurgia, Pontifıcia UniversidadeCatolica do Rio de Janeiro.

In the present work, electrocoagulation process (EC) with aluminum

and iron as materials for anode and stainless steel as cathode, under different

operational parameters, such as: initial concentration of oil, distance between

electrodes, area-volume relation (SA/V) and current density, were examined in

a systematic manner. Chemical oxygen demand (COD) and turbidity removals

were selected as a performance criteria. Tests were carried out batch-wise in an

electrochemical cell (5.1 liter) with synthetic wastewater and with magnetic

stirring (150 rpm); the current density and SA/V relation were found to be

the most significant parameters, an increase of theses notably reduces the

electrocoagulation required time for the treatment. The results have shown

that electrocoagulation, using both kind of materials (Fe/Al), successfully

removes the COD and turbidity in experimental conditions such as: the current

density, 9.4 mA/cm2, distance between electrodes, 10 mm; SA/V relation,

30.35 m2/m3 and 30 minutes of operation .

Removal efficiencies over 99% and 98.3% were measured for COD and tur-

bidity, using anodes of aluminum. Likewise 94.8% of COD and 98.5% of tur-

bidity were removed from synthetic wastewater, using anode of iron. Electro-

coagulation process operated under theses conditions involves a total cost of

7.1 R$/m3 for aluminum and 5 R$/m3 for iron per meter cubic of treated

wastewater. These costs only include energy cost and electrode consumptions.

The sludge produced after electrocoagulation treatment was 2.23 kg/m3 for

aluminum and 2.76 kg/m3 for iron, and the power requirements were 4.15

kWh/m3 and 3.72 kWh/m3 for aluminum and iron. An electrocoagulation

treatment of a synthetic wastewater was successfully implemented from re-

moval efficiency point of view.

KeywordsElectrocoagulation. Oily water. Anode Al-Fe. Removal COD, tur-

bidity.

Sumario

1 Introducao 16

2 Efluentes oleosos e principais tratamentos 192.1 Emulsao 192.2 Efluentes oleosos e principais parametros de caracterizacao. 202.3 Tratamentos tradicionais nos efluentes oleosos 222.4 Tratamentos nao tradicionais nos efluentes oleosos 232.4.1 Tratamentos Eletrolıticos 242.5 Eletrocoagulacao, (EC) 242.5.1 Comparacao entre Coagulacao e Eletrocoagulacao 252.6 Processos hıbridos 27

3 Fundamentos da Eletrocoagulacao 293.1 Principais Parametros na Eletrocoagulacao 293.1.1 Densidade de Corrente 323.1.2 Material de Eletrodo 333.1.3 Consumo de Eletrodos 403.1.4 Arranjo de eletrodos 413.1.5 pH 433.1.6 Distancia entre os eletrodos 433.1.7 Condutividade eletrica do efluente 443.2 Projeto e operacao do reator de Eletrocoagulacao 46

4 Materiais e Metodos 494.1 Preparacao do efluente sintetico 494.1.1 Materiais e equipamentos 494.2 Analise da estabilidade da emulsao 504.3 Desenho da Celula 504.4 Desenho, arranjo e tipo de material dos eletrodos 514.5 Decapagem dos eletrodos 534.6 Procedimento experimental 534.7 Analise da Demanda Quımica de Oxigenio e Turbidez 57

5 Resultados e Discussao 585.1 Efeito da Densidade de Corrente Eletrica 585.1.1 Anodos de Alumınio 595.1.2 Anodos de Ferro 625.2 Consumo de Energia 665.3 Efeito da distancia dos eletrodos 675.3.1 Anodos de Alumınio 675.3.2 Anodos de Ferro 705.3.3 Efeito da distancia entre os eletrodos no consumo de energia 745.4 Efeito da concentracao inicial de oleo 745.4.1 Anodos de Alumınio 76

5.4.2 Anodos de Fe 785.5 Efeito da densidade de corrente eletrica na mudanca de pH 815.5.1 Anodos de Alumınio 825.5.2 Anodos de Ferro 845.6 Efeito da relacao Area-Volume, SA/V 865.6.1 Anodos de Alumınio 865.6.2 Anodos de Ferro 875.7 Consumo de Eletrodos 895.7.1 Consumo Teorico 895.7.2 Consumo Experimental 905.8 Geracao de borra 925.9 Melhores parametros 935.9.1 Anodos de Alumınio 935.9.2 Anodos de Ferro 955.10 Efeito da geometria dos eletrodos 985.11 Custo de operacao 100

6 Conclusoes e Recomendacoes 102

7 Referencias Bibliograficas 104

Sumario das notacoes 111

A Metodo de determinacao de demanda quımica de oxigeneo (DQO)(Metodo Hatch [80]) 113

A.1 Interferencias: 113A.2 Material necessario: 113A.3 reagentes necessarios 114A.4 Preparacao de Reagentes 114A.4.1 Solucao padrao de ftalato acido de potassio: 114A.4.2 Solucao digestora para a faixa de DQO 0 - 1000 mg/L 114A.4.3 Solucao catalıtica 115A.5 Procedimento 115

Lista de figuras

2.1 Tıpica representacao da emulsao. 202.2 Formacao de Micela. 202.3 Principais Fenomenos na Eletrocoagulacao 262.4 A eletrocoagulacao dentro dos Processos hıbridos, [44] 28

3.1 Mudanca na concentracao de Al3+, H+ e OH− perto do anodo.[48] 313.2 Mudanca da concentracao de ions H+ e OH− perto do catodo.[48] 313.3 Diagrama de distribuicao para Al-H2O considerando so especies

mononucleares [53]. 353.4 Diagrama de Pourbaix para Al-H2O, 25 ◦C 363.5 Diagrama de Pourbaix para Fe-H2O [3]. 403.6 Diagrama logC-pH para Fe-H2O 413.7 Arranjo de eletrodos, a) Sistema monopolar em paralelo, b)Sistema

monopolar em serie, c)Sistema bipolar em serie. 423.8 Classificacao dos reatores de eletrocoagulacao [53]. 48

4.1 Celula de Eletrocoagulacao 514.2 Desenho dos eletrodos perfurados de alumınio, ferro e aco inoxidavel 524.3 Arranjo de eletrodos a) sistema monopolar em paralelo com quatro

eletrodos b)sistema monopolar em paralelo com seis eletrodos 564.4 Unidade experimental de Eletrocoagulacao (1) Fonte de tensao

(corrente contınua), (2) Celula eletrolıtica, (3) Agitador magnetico,(4) multımetro 56

5.1 Efeito da densidade de corrente na eficiencia de reducao da DQOem funcao do tempo: [surfatante]=1g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]=1 g/l, anodos de Al, 4 eletrodos, de= 5 mm. 60

5.2 Efeito da densidade de corrente na eficiencia de reducao da DQOem funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]=1 g/l, Anodos de Al, 6 eletrodos, de= 5 mm. 61

5.3 Efeito da densidade de corrente na eficiencia de reducao da turbidezem funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]=1 g/l, anodos de Al, 4 eletrodos, de= 5 mm. 61

5.4 Efeito da densidade de corrente na eficiencia de reducao da turbidezem funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]=1 g/l, Anodos de Al 6 eletrodos, de= 5 mm. 62

5.5 Efeito da densidade de corrente na eficiencia de reducao da DQOem funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]=1 g/l, anodos de ferro, 4 eletrodos, de = 5 mm 63

5.6 Efeito da densidade de corrente na eficiencia de reducao da DQOem funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [oleo]= 1,5 g/l; [NaCl]=1 g/l; anodos de ferro, 6 eletrodos; de= 5 mm. 64

5.7 Efeito da Densidade de corrente na eficiencia de reducao da Tur-bidez em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l,[NaCl]= 1 g/l, Anodos de ferro, 4 eletrodos, de= 5 mm. 65

5.8 Efeito da densidade de corrente na eficiencia de reducao da turbidezem funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [oleo]= 1,5 g/l; [NaCl]=1 g/l; Anodos de ferro; 6 eletrodos; de= 5 mm. 65

5.9 Efeito da distancia dos eletrodos na eficiencia de reducao da DQOem funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]=1 g/l, 4 eletrodos de Al, δ= 9,4 mA/cm2 69

5.10 Efeito da distancia dos eletrodos na eficiencia de reducao da DQOem funcao do tempo; [surfatante]= 1 g/l, [oleo]=1,5 g/l, [NaCl]=1 g/l, Anodos de Al, 6 eletrodos, δ= 9,4 mA/cm2 . 69

5.11 Efeito da distancia dos eletrodos na eficiencia de reducao daturbidez em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5g/l, [NaCl]= 1 g/l, anodos de Al, 4 eletrodos, δ= 9,4 mA/cm2 70

5.12 Efeito da distancia dos eletrodos na eficiencia de reducao daturbidez em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5g/l, [NaCl]= 1 g/l, anodos de Al; 6 eletrodos, δ= 9,4 mA/cm2. 71

5.13 Efeito da distancia dos eletrodos na eficiencia de reducao da DQOem funcao do tempo:[surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]=1 g/l, anodos de ferro 4 eletrodos ; δ= 9,4 mA/cm2 72

5.14 Efeito da distancia dos eletrodos na eficiencia de reducao da DQOem funcao do tempo:[surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]=1g/l; Anodos de ferro, 6 eletrodos, δ= 9,4 mA/cm2 73

5.15 Efeito da distancia dos eletrodos(Fe) na eficiencia de reducao daturbidez em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l,[NaCl]=1 g/l, anodos de Fe, 4 eletrodos, δ= 9,4 mA/cm2 73

5.16 Efeito da distancia dos eletrodos na eficiencia de reducao daturbidez em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5g/l, [NaCl]=1 g/l, Anodos de ferro; 6 eletrodos, δ= 9,4 mA/cm2 74

5.17 Distancia entre os eletrodos versus consumo de energia ;[surfa-tante]=1g/l; [oleo]= 1,5 g/l; [NaCl]= 1 g/l; Anodos de alumınio;6 eletrodos ; δ= 9,4 mA/cm2 75

5.18 Distancia entre os eletrodos versus consumo de energia ;[surfa-tante]=1g/l; [oleo]= 1,5 g/l; [NaCl]=1 g/l; Anodos de ferro; 6eletrodos ; δ = 9,4 mA/cm2 75

5.19 Efeito da concentracao inicial do oleo na eficiencia de reducao daDQO em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [NaCl]= 1 g/l;Anodos de Al; 4 eletrodos ; de= 10 mm; δ= 9,4 mA/cm2; 77

5.20 Efeito da concentracao inicial do oleo na eficiencia de reducao daDQO em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [NaCl]= 1 g/l;Anodos de Al, 6 eletrodos, de= 10 mm, δ= 9,4 mA/cm2 77

5.21 Efeito da concentracao inicial do oleo na eficiencia de reducao daturbidez em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [NaCl]= 1 g/l,Anodos de Al; 4 eletrodos, de= 10 mm, δ= 9,4 mA/cm2 78

5.22 Efeito da concentracao inicial do oleo na eficiencia de reducao daturbidez em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [NaCl]= 1 g/l;Anodos de Al; 6 eletrodos ; de= 10 mm, δ= 9,4 mA/cm2 79

5.23 Efeito da concentracao inicial de oleo na eficiencia de reducao daDQO em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [NaCl]= 1 g/l; 4eletrodos ; de= 10 mm; δ= 9,4 mA/cm2 80

5.24 Efeito da concentracao inicial de oleo na eficiencia de reducao daDQO em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [NaCl]= 1 g/l;Anodos de Fe; 6 eletrodos ; de= 10 mm; δ= 9,4 mA/cm2 80

5.25 Efeito da concentracao inicial de oleo na eficiencia de reducao daTurbidez em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [NaCl]= 1 g/l;4 eletrodos ; de= 10 mm; δ= 9,4 mA/cm2 (Fe) 81

5.26 Efeito da concentracao inicial de oleo na eficiencia de reducao daturbidez em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [NaCl]= 1 g/l;6 eletrodos ; de= 10 mm; δ= 9,4 mA/cm2 (Fe) 82

5.27 Comportamento de pH em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l;[NaCl]= 1 g/l, Anodos de Al, 4 eletrodos, de= 5 mm. 83

5.28 Comportamento de pH em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l;[NaCl]= 1 g/l; Anodo de Al; 6 eletrodos ; de= 5 mm; δ= 9,4mA/cm2. 84

5.29 Comportamento de pH em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l;[NaCl]= 1 g/l; Anodo de Ferro; 4 eletrodos ; de= 5 mm; δ= 9,4mA/cm2 85

5.30 Comportamento de pH em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l;[NaCl]= 1 g/l; Anodos de Ferro; 6 eletrodos ; de= 5 mm; δ= 9,4mA/cm2 86

5.31 Efeito da relacao SA/V na eficiencia de reducao da DQO e turbidezem funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [NaCl]= 1 g/l; de= 10mm; δ= 9,4 mA/cm2; Anodos de Al 88

5.32 Efeito da Relacao SA/V na eficiencia de reducao da DQO e turbidezem funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [NaCl]= 1 g/l; de= 10mm; δ= 9,4 mA/cm2; Anodos de ferro 89

5.33 Consumo do material de anodo 925.34 Borra com anodos de alumınio. 935.35 Borra com anodos de Ferro. 945.36 Melhores parametros na reducao de DQO e turbidez: [surfatante]=

1 g/l; [NaCl]= 1 g/l; [oleo]= 1,5 g/l; de= 10 mm; δ= 9,4 mA/cm2;3 anodos de Al. 95

5.37 Melhores Parametros na Remocao de DQO e turbidez: [surfa-tante]= 1 g/l; [NaCl]=1 g/l; [oleo]= 1,5 g/l; de= 10 mm; δ=9,4 mA/cm2; 3 anodos de Fe. 96

5.38 Efluente filtrado depois do tratamento (Al e Fe). 975.39 Consumo de Energia e voltagem versus Tempo sob os melhores

parametros. 985.40 Efeito da geometria dos eletrodos, [surfatante]= 1 g/l, [NaCl]=1

g/l, [oleo]= 1,5 g/l, de= 10 mm, δ= 9,4 mA/cm2, CF= eletrodosperfurados, SF= Nao perfurados. 99

A.1 Tıpica curva obtida com a solucao padrao de ftalato acido de potassio116

Lista de tabelas

2.1 Densidades dos principais oleos presentes numa emulsao, emgr/cm3 23

3.1 Principais diferencas nos reatores de batelada e contınuos. [53] 473.2 Parametro SA/V otimos, encontrados por diversos pesquisadores

[53]. 48

4.1 Estabilidade das emulsoes em relacao ao potencial zeta [71]. 504.2 Experiencias realizadas para cada tipo de material de anodo testado 55

5.1 Turbidez e DQO obtida a diferentes concentracoes de oleo. 585.2 Experiencias com anodos de Al, avaliando o efeito da densidade de

corrente na eficiencia de reducao da DQO e turbidez. 595.3 Resumo de experiencias com eletrodos de ferro, avaliando o efeito

da densidade de corrente na eficiencia da reducao da DQO e turbidez 635.4 Consumo de energia usando anodos de alumınio, t= 60 min,

de = 5mm 675.5 Consumo de energia usando anodos de Fe, nas distintas densidades;

em 60 min de operacao. 685.6 Experiencias com anodos de Al avaliando a distancia entre os

eletrodos 685.7 Resumo de experiencias com eletrodos de Fe avaliando a distancia

entre os eletrodos 715.8 Resumo de experiencias eletrodos de Al avaliando a Concentracao

inicial do oleo 765.9 Resumo de experiencias eletrodos de Fe avaliando a concentracao

inicial do oleo 795.10 Comportamento do pH para as diferentes densidades de corrente

(eletrodos de Alumınio) 835.11 Comportamento do pH para as diferentes densidades de corrente

usando anodos de ferro 855.12 Resumo de experiencias com eletrodos de Al, avaliando a relacao

SA/V para 60 minutos de operacao 875.13 Alumınio dissolvido em 30 minutos de operacao comparado com a

relacao SA/V. 875.14 Resumo de experiencias com eletrodos de Fe avaliando a Relacao

SA/V em 60 minutos de operacao 875.15 Ferro dissolvido para as distintas relacoes de SA/V testadas 885.16 Dissolucao teorica dos anodos ate 30 minutos de operacao 905.17 Alumınio dissolvido, medido experimentalmente, ate 30 minutos de

operacao 915.18 Ferro dissolvido ate 30 minutos de operacao para o uso de tres

anodos; 9,4 mA/cm2 ,de= 10 mm. 915.19 Experiencia com os melhores parametros, usando anodos de A; δ=

9,4 mA/cm2; de = 10; 60 min. 94

5.20 Experiencia com os melhores parametros, usando anodos de Fe, e6 eletrodos; δ= 9,4 mA/cm2; de = 10; 60 min. 96

5.21 avaliacao da geometria dos eletrodos, com e sem orifıcios, usandoanodos de Al, 6 eletrodos, δ= 9,4 mA/cm2, de = 10; 60 min. 99

Bom mesmo e ir a luta com determinacao,abracar a vida e viver com paixao, perder comclasse e vencer com ousadia, porque o mundopertence a quem se atreve ...... e a vida emuito para ser insignificante.

Charles Spencer, Chaplin, .

1Introducao

De todos os problemas ambientais, a contaminacao das aguas e uma das

consequencias mais devastadoras. Seja por despejos domesticos ou industriais,

gera graves problemas a qualidade de vida e saude das populacoes. Os efluentes

industriais sao muito mais perigosos do que os domesticos porque contem altas

concentracoes de materia organica e substancias toxicas.

Para se ter uma ideia da dimensao da importancia da questao ambiental

em outros paıses do mundo, estima-se que, nos Estados Unidos, o setor

petrolıfero precisara investir cerca de 160 bilhoes de dolares em meio ambiente

nos proximos vinte anos a fim de atender a uma legislacao ambiental muito

mais exigente do que a adotada atualmente no Brasil [1]. A poluicao das

aguas por oleos representa um elevado percentual nos problemas gerados por

contaminantes organicos. Estes compostos concentrados na agua sao uma fonte

nutritiva que conduz aos aumentos das populacoes de microorganismos como

bacterias e fungos. Este aumento populacional provoca um consumo elevado

do oxigenio dissolvido, criando dificuldades a vida de outras populacoes, como

os crustaceos, moluscos e peixes, os quais se tornam perigosos para o homem,

pois tem a capacidade de acumular fracoes cancinogenicas nos tecidos, que

transmitem para o homem pela alimentacao.

As aguas oleosas sao geradas principalmente na industria petroquımica,

alimentıcia, e cadeia produtiva de metais, alem de outros, sendo a primeira a

mais significativa nos processos de extracao de petroleo em alto mar [2].

Oleos e graxas podem estar presentes na agua oleosa em duas formas

distintas: livres ou emulsionadas. O oleo livre e aquele que corresponde a

uma fase visivelmente distinta da fase aquosa, isto e, ele nao se mistura com

agua, e pela sua densidade aparece flutuando na superfıcie, ou como gotıculas

em suspensao, sendo facilmente identificavel na agua oleosa: de uma maneira

simples, o oleo livre e aquele que voce e capaz de ver na agua.

Para que exista emulsao, sao necessarias duas condicoes: i) deve haver dis-

persao mecanica de oleo na agua, e vice-versa, com a introducao de minusculas

gotıculas (10µm -100µm ) de uma fase no interior da outra ii) o meio deve con-

ter algum agente quımico que seja capaz de estabilizar essas gotıculas de uma

Capıtulo 1. Introducao 17

fase no interior da outra fase, impedindo a sua coalescencia; esses compos-

tos sao chamados apropriadamente surfatantes, o que literalmente quer dizer

“agentes que atuam na superfıcie”, uma vez que a sua acao tem lugar nas

interfaces (superfıcies) entre as fases agua e oleo. Na pratica, ha presenca de

oleo emulsionado, sendo o oleo livre a parcela que se encontra em excesso.

Para o cumprimento das legislacoes ambientais nao basta simplesmente

retirar o oleo que esta presente na forma livre, sendo necessaria tambem a

remocao da quase totalidade do oleo que esta presente na forma de emulsao.

A separacao do oleo livre e, em geral, um processo exclusivamente fısico, e

nao apresenta maiores complexidades. O oleo que se encontra emulsionado, no

entanto, e muito mais difıcil de ser separado da agua. Esta microscopicamente

disperso no meio, e cada gotıcula de oleo se encontra altamente estabilizada

junto a agua devido a presenca das impurezas surfatantes. Em um sistema

desse tipo, apenas o emprego de equipamentos de separacao gravitacional

(decantadores ou flotadores sem auxilio de produtos quımicos), estejam eles

equipados ou nao com placas, lamelas ou colmeias hidrofobicas coalescentes,

nao surte qualquer efeito apreciavel sobre a remocao do oleo presente na agua

oleosa. Para promover a separacao do oleo que se encontra emulsionado e

fundamental que se tenha no processo uma etapa inicial de desestabilizacao da

emulsao.

Em geral, diferentes processos tem sido descritos na literatura para o

tratamento desses efluentes, mas o mais frequentemente usado e a desesta-

bilizacao quımica (coagulacao convencional), desestabilizacao eletroquımica

(eletrocoagulacao) e a ultrafiltracao. Os processos biologicos, menos custosos,

sao raramente usados, ja que esses efluentes usualmente contem biocidas. A

destilacao torna-se uma alternativa atrativa quando o efluente e altamente

poluıdo com compostos soluveis que nao podem ser removidos por outras

tecnicas, devido ao alto custo operacional [3].

Frente as exigencias cada vez mais rigorosas dos orgaos reguladores am-

bientais, o enquadramento da agua oleosa gerada em diversas atividades in-

dustriais constitui atualmente um dos maiores desafios das industrias e presta-

doras de servicos que atuam nos mais variados ramos de atividade. O processo

de tratamento fısico-quımico requer a adicao de reagentes quımicos, gerando

grande quantidade de borra, necessitando o desenvolvimento de tecnicas ino-

vadoras e efetivas para o tratamento destes efluentes. A eletrocoagulacao con-

siste numa boa alternativa para o tratamento de aguas oleosas, esteja o oleo

livre ou emulsionado, garantindo o cumprimento das exigencias ambientais e

muitas vezes permitindo o reuso da agua.

No presente trabalho, tem-se uma abordagem nao so no estudo da

Capıtulo 1. Introducao 18

eletrocoagulacao com a utilizacao de anodos de ferro e de alumınio (e Aco

inoxidavel 316, como catodo) aplicado ao tratamento dos efluentes oleosos

(emulsao sintetica), tambem na validacao deste processo, como uma alternativa

viavel no tratamento deste tipo de efluentes. Assim os objetivos do presente

trabalho sao:

Objetivo Geral

1. Estudo do comportamento do processo de eletrocoagulacao em batelada,

em relacao aos seguintes parametros: concentracao inicial do oleo, densi-

dade de corrente, diferentes materiais de eletrodo, distancia entre eletro-

dos e relacao area-volume (SA/V).

Objetivos Especıficos

1. Avaliar o processo de eletrocoagulacao, no que diz respeito a reducao da

DQO e turbidez.

2. Calculo do consumo de eletrodos, do consumo de energia eletrica e

quantidade de borra produzida.

3. Estimativa do custo operacional do processo de eletrocoagulacao, no

estudo, considerando-se apenas o desgaste dos eletrodos de alumınio e

ferro e do consumo de energia eletrica.

2Efluentes oleosos e principais tratamentos

Agua oleosa e um termo generico usado para descrever todas as aguas

que apresentam quantidades variaveis de oleos e de graxas, alem de uma

variedade de outros materiais em suspensao, que podem incluir areia, terra,

argila e outros, e uma gama de substancias coloidais e dissolvidas, tais como:

detergentes, sais, metais pesados, etc. Para que sejam atendidos os padroes

ambientais de descarte e/ou as caracterısticas necessarias para o reuso da agua,

o tratamento de uma agua oleosa pode se tornar uma operacao complexa e

dependente de processos altamente eficientes.

O termo oleo e graxas (OG) aplica-se a grande variedade de substancias

organicas que sao extraıdas das solucoes ou suspensoes aquosas por hexano

ou triclorofluoretano (Freon). Hidrocarbonetos, esteres, oleo, gorduras, ceras e

acidos organicos de cadeia longa sao os principais materiais que sao dissolvidos

por esses solventes. Classificam-se juntamente aos oleos e graxas algumas

substancias denominadas solidos flutuantes ou escuma e outros materiais cuja

densidade e inferior a da agua [4].

2.1Emulsao

Uma emulsao e uma dispersao de um lıquido imiscıvel dentro de outro

atraves do uso de um reagente quımico que reduz a tensao interfacial entre os

dois lıquidos para alcancar a estabilidade. Comumente, este reagente consiste

em uma molecula anfifılica que contem grupos hidrofobicos e hidrofılicos. No

caso de emulsoes de oleo na agua (O/W), o reagente e frequentemente um oleo

mineral. Como resultado da adsorcao deste reagente, as gotıculas de oleo tem

uma carga neta na superfıcie, a qual causa forcas de repulsao entre elas. Essas

forcas de repulsao entre as gotas produzem a estabilidade da emulsao. Como

consequencia do pequeno tamanho das gotıculas, se produz uma dispersao delas

no sistema. Macroscopicamente a emulsao parece ser um lıquido homogeneo,

mesmo que a mistura seja realmente um sistema heterogeneo [5]. Por sua vez,

uma emulsao e composta por inumeras micelas, que sao as unidades basicas

que compoem esse sistema.

Capıtulo 2. Efluentes oleosos e principais tratamentos 20

A propriedade fısica mais importante de uma emulsao e provavelmente

sua estabilidade. O tempo necessario para ocorrer a separacao de fases (desesta-

bilizacao) varia de poucos segundos ate varios anos, dependendo da formulacao

da emulsao e das condicoes de preparacao da mesma. Para preparar emulsoes

razoavelmente estaveis e necessaria presenca de um terceiro componente - um

agente emulsionante [6]. Por sua vez, o agente emulsionante deve possuir uma

regiao hidrofobica, isto e, uma regiao apolar, (hidrocarbonetos que apresenta

repulsao pela agua e atracao pelo oleo), e uma regiao hidrofobica (uma funcao

organica ionica que, ao contrario, apresenta atracao pela agua e repulsao pelo

oleo), de forma que a mesma seja capaz de formar uma ponte estavel entre as

fases oleo (apolar) e agua (polar), unindo-as de forma ıntima e estavel. Nas

figuras 2.1 e 2.2 mostram-se a formacao da emulsao (estabilidade do sistema

agua- oleo), e a formacao da micela (direita) o qual e essencial no processo de

estabilizacao.

Figura 2.1: Tıpica representacaoda emulsao. Figura 2.2: Formacao de Micela.

Quando se pensa em separar o oleo presente em uma agua oleosa e

importante lembrar que nao basta retirar apenas o oleo livre, uma vez que

tambem e indispensavel a remocao do oleo que esta emulsionado no meio. O

tratamento usual para estes poluentes e a desestabilizacao quımica seguido de

uma reacao de precipitacao, chamado de coagulacao convencional. Este metodo

gera uma grande quantidade de lodo e problemas de disposicao [7].

2.2Efluentes oleosos e principais parametros de caracterizacao.

Von Sperling [8] cita que a qualidade da agua quımica pode ser definida

por meio dos seguintes parametros: pH, alcalinidade, acidez, dureza, ferro e

manganes, cloretos, fosforo, oxigenio dissolvido, materia organica e microp-

oluentes organicos, porem a capacidade da agua transmitir doencas pode ser


avaliada de forma indireta, por meio de organismos indicadores de contam-

inacao fecal, pertencentes ao grupo de coliformes.

De acordo com o CONAMA N ◦20/Art.21, o teor de oleos e graxas em

efluentes nao deve exceder 20 mg/l.

A seguir, serao apresentados uma breve descricao dos parametros que

serao avaliados neste trabalho, tais como: Turbidez, DQO e Potencial de

hidrogeneo.

A turbidez representa o grau de interferencia com a passagem da luz

atraves da agua, conferindo uma aparencia turva a mesma. Unidade usual de

medida: NTU (unidade de turbidez nefelometrica). Nas aguas residuais indus-

triais, e um parametro indicativo com relacao ao material coloidal presente.

Nos esgotos domesticos, a turbidez nao e usada como forma de controle do es-

goto bruto, mas pode ser medida para caracterizar a eficiencia do tratamento

secundario, uma vez que pode ser relacionada a concentracao dos solidos em

suspensao [9].

A demanda quımica de oxigenio (DQO) pode ser definida como a

quantidade de oxigenio requerida para a oxidacao da materia organica presente

num efluente, atraves de um agente quımico. A DQO mede o consumo de

oxigenio ocorrido durante a oxidacao quımica da materia organica. O valor

obtido e uma indicacao indireta do teor de materia organica presente. Essa

oxidacao obtida e uma indicacao a partir de um oxidante forte (dicromato

de potassio) em meio acido (H2SO4), sendo resultado final desta oxidacao o

dioxido de carbono e a agua. Braile & Cavalcanti [10] citam que a quantidade

da materia organica obtida por meio da DQO e sobremaneira importante,

pois determina os despejos que contenham substancias toxicas a vida. Mesmo

que a DQO nao seja um componente especıfico, ele e considerado um poluente

convencional e tem sido amplamente usado por muitas agencias reguladoras no

mundo para medir a eficiencia no tratamento de aguas; e tambem um indicador

do grau de poluicao no efluente e no impacto das descargas destes nos corpos

de agua.

O pH indica o carater acido ou basico dos efluentes. Nos tratamentos de

efluentes o pH e um parametro para o controle do processo [11].

Segundo Tchobanoglous et al. [12], a faixa de concentracao adequada para

a existencia de vida e muito estreita, tipicamente entre 6 e 9. Concentracoes

fora da faixa determinada de ıon H+ sao difıceis de serem tratados por metodos

biologicos.

Os organismos aquaticos estao adaptados a condicoes de naturalidade.

Caso ocorra alteracoes bruscas do pH de uma agua, pode acarretar o desa-

parecimento dos seres presentes na mesma [13].


2.3Tratamentos tradicionais nos efluentes oleosos

Existem diversos tipos de tratamento que geralmente sao classifica-

dos como primarios, secundarios e terciarios ou de polimento. O tratamento

primario consiste no uso de separadores gravitacionais. O tratamento se-

cundario ou intermediario engloba os processos de neutralizacao, coagulacao

quımica seguida por sedimentacao, e tambem os processos de filtracao e

flotacao. O tratamento terciario ou final pode ser de natureza quımica, fısica

ou biologica. Nesta categoria incluem-se o uso de lodos ativados, lagoas aer-

adas, filtros biologicos, lagoas de estabilizacao, torres de oxidacao, filtracao,

adsorcao em carvao ativo e osmose reversa [1].

Para o caso mais geral as aguas oleosas contem oleo livre e oleo emulsion-

ado; o processo de tratamento da agua oleosa usualmente deve compreender:

os metodos fısicos e tratamentos fısico - quımicos.

Os metodos fısicos incluem esquentamento, centrifugacao, filtracao, ultra-

filtracao e processos de membranas. A ultrafiltracao e processos de membranas

tem sido ativamente usados [14, 15]. Estes processos sao baseados no fluxo das

moleculas e partıculas maiores aos poros delas.

Apesar da decantacao ainda ser o processo de separacao mais difundida

nos metodos fısicos, ela vem perdendo rapidamente a sua importancia uma

vez que nao atende aos requisitos ambientais de separacao da parcela de oleo

emulsionado, sendo recomendada apenas para a separacao da parcela de oleo

livre. Na decantacao, a agua oleosa e recolhida em um tanque, onde as fases

da agua e do oleo ficam em repouso, ou pelo menos sem agitacao, durante

o tempo necessario para que elas sejam completamente separadas apenas

pela acao da forca da gravidade. O oleo, por ser mais leve do que a agua

se acumula na superfıcie, enquanto a fase aquosa mais pesada decanta ao

fundo do equipamento. A velocidade do processo de separacao e diretamente

proporcional a diferenca entre as densidades do oleo e da agua. Para referencia,

a tabela 2.1, apresenta as densidades relativas da agua e de alguns oleos

usualmente presentes numa emulsao.

Ja no caso do tratamento fısico-quımico, Como citado anteriormente, as

etapas de quebra da emulsao e de coagulacao/floculacao das gotıculas de oleo

sao promovidas pela adicao a agua de um agente quımico cujas caracterısticas

especıficas dependem do tipo de oleo que esta sendo tratado e do surfatante que

existe no meio. Este agente que pode ser um eletrolito cationico ou anionico,

composto por sais ou por substancias organicas polivalentes, atua deslocando e

anulando eletricamente as moleculas de surfatante que estao junto a superfıcie

da gotıcula de oleo, deixando o caminho livre para a formacao de uma fase


Tabela 2.1: Densidades dos principais oleos presentes numa emulsao, emgr/cm3

Componente Densidade Componente Densidade

Agua 1,00 Petroleo 0,87

Oleo Vegetal 0,93 Querosene 0,87

Oleo Mineral 0,91 Benzina 0,74Parafina 0,89 Gasolina 0,73

de oleo livre (alguns agentes quımicos vao ainda alem, promovendo tambem

a aglutinacao de varias gotıculas de oleo). Mesmo que outros coagulantes

estejam em desenvolvimento, sais ferricos e de alumınio sao ainda os mais

usados como agentes de desestabilizacao. Uma vez que as fases oleo e agua

estejam estratificadas, resta apenas a separacao de uma fase da outra. Para o

oleo livre, essa separacao pode ser feita atraves de processos de decantacao,

hidrociclonacao, centrifugacao ou flotacao, os quais se baseiam na diferenca

entre as densidades das fases.

Na flotacao adiciona-se a agua oleosa uma grande quantidade de

minusculas bolhas de um gas (geralmente ar), dos quais, pela natureza

hidrofobica do oleo, se aderem as gotıculas de oleo de forma firme e estavel.

Com isso, acontece a formacao de um sistema oleo-gas com densidade muito

inferior a da agua, independente de ter havido a adicao de um agente quımico

para desestabilizar a emulsao. Como aqui a velocidade de separacao tambem e

diretamente proporcional a diferenca entre as densidades das fases, o sistema

oleo-gas formado tende a se deslocar para a superfıcie do lıquido com muito

mais rapidez e eficiencia, onde se acumula e de onde pode ser removido com

facilidade.

2.4Tratamentos nao tradicionais nos efluentes oleosos

Muitos trabalhos foram feitos com o objetivo de desenvolver novos

processos para o tratamento destes efluentes, seguido da descoberta de novos

materiais tais como resinas polimericas [16], e o uso de argilas adsorventes [17];

neste contexto os tratamentos eletrolıticos, tambem tem sido aplicados para o

tratamento das aguas oleosas.


2.4.1Tratamentos Eletrolıticos

Varios sao os nomes associados aos processos eletrolıticos sendo

eletroflotacao, eletrofloculacao, eletrodecantacao e eletrocoagulacao os mais

frequentemente encontrados.

Tecnicamente, trata-se de um sistema em que ha aplicacao de uma

diferenca de potencial entre um conjunto de placas (eletrodos) dispostas

paralelamente e intercaladas, que se encontram completamente submersas no

efluente a ser tratado.

Processos eletroquımicos para o tratamento de efluentes sao descritos na

literatura desde 1903; atraves dos anos, sistemas na escala piloto foram con-

struıdos e testados na industria [18]. Desde essa data os metodos eletroquımicos

para a desemulsificacao de efluentes foram centro de pesquisa e de desenvolvi-

mento [19–22].

Em geral, a eletrodeposicao e efetiva para a recuperacao de metais

pesados, e a coagulacao eletroquımica e ampliamente aplicavel para remocao

de ıons, cations e anions, e desemulsificacao; a eletroflotacao compreende a

geracao eletrolıtica de bolhas que se pode usar para a remocao de efluentes,

tais como, lodos e partıculas finas, e leva-las para o topo da solucao. Assim, no

processo de coagulacao quımica, e comum a adicao de sais de metal hidrolisado

(de Fe+3 ou Al+3) enquanto que na eletrocoagulacao envolve a geracao in situ

de coagulantes, pela oxidacao eletrolıtica dos anodos (ferro ou alumınio) [3].

2.5Eletrocoagulacao, (EC)

A eletrocoagulacao vem ressurgindo como uma alternativa bastante

promissoria no tratamento de efluentes provenientes de diversos setores da

cadeia produtiva, tais como esgoto [23], agua subterranea [24], metal pesado

[25], radioativo [26], alimentos [27], petroquımica [28, 29], textil [30], restau-

rante [31], lavanderias [32] e industria de papel e celulose [33, 34].

Todos os reatores da eletrocoagulacao sao celulas eletroquımicas; tais

reatores consistem em um arranjo de eletrodos em contato com agua poluıda,

o qual requer a aplicacao de um diferencial de potencial atraves dos eletrodos

para a producao in situ de coagulante. Os requerimentos de potencial podem

ser deduzidos desde os reatores de meia celula que acontecem em cada eletrodo.

Muitas pesquisas sobre desenho e arranjo de eletrodos foram reportados:

eletrodos bipolares de alumınio [35], eletrodos de malhas [36], eletrodos de aneis

de aco bipolares [37], assim como platos simples de eletrodos [35, 38, 39]. Varios

tipos de materiais foram reportados tais como alumınio, ferro, Aco inoxidavel e


platina. O material usado determina o tipo de coagulante produzido. A Teoria

da eletrocoagulacao foi discutida por varios autores; e geralmente aceitado que

o processo de EC envolve tres estagios sucessivos:

1. Formacao de coagulante pela oxidacao eletrolıtica dos anodos de sac-

rifıcio.

2. Desestabilizacao dos poluentes, partıculas suspensas, e quebra de

emulsoes.

3. Agregacao da fase estabilizada para formar floculos.

Os mecanismos de desestabilizacao dos contaminantes, partıculas sus-

pensas e quebra de emulsoes e descrito por varias etapas e podem-se resumir:

1. Compreensao da dupla camada eletrica que rodeia as especies carregadas,

a qual e conseguida pelas interacoes dos ıons gerados na dissolucao dos

eletrodos de sacrifıcio, devido a passagem de corrente atraves da solucao.

2. A neutralizacao de cargas das especies ionicas presentes na solucao e

causada pelos contra-ıons produzidos na dissolucao eletroquımica dos

eletrodos de sacrifıcio. Estes contra-ıons reduzem a repulsao eletrostatica

interpartıcula, de maneira que predominam as forcas atrativas de Van der

Waals, provocando a coagulacao.

3. Formacao de floculos, o qual forma um lodo cobertor que se junta as

partıculas coloidais que nao foram complexadas.

Na figura 2.3 mostra-se a complexidade na eletrocoagulacao e os princi-

pais fenomenos que acontecem no processo, tais como: flotacao, coagulacao e

precipitacao.

2.5.1Comparacao entre Coagulacao e Eletrocoagulacao

A eletrocoagulacao tem sido comparada com a coagulacao quımica,

ressaltando principalmente sua eficiencia e vantagens. Na dosagem quımica,

o coagulante e agregado como um sal que se dissocia na solucao, como cations

de alumınio ou ferro hidrolisados, (e associacao de anions), determinando a

especiacao da solucao e pH, assim, adicao de sulfato de alumınio acidifica

a solucao. Contrariamente o alumınio gerado pela eletrocoagulacao nao tem

a associacao de sais ionicos e, portanto, se obtem um pH estabilizado na

faixa alcalina [40]. Alguns pesquisadores tem dito que os mecanismos de

coagulacao na dosagem quımica e eletroquımica sao muito similares, mas ainda


Figura 2.3: Principais Fenomenos na Eletrocoagulacao

nao se tem evidencia experimental que respalde esta afirmacao. Canizares

et al. [3] fizeram uma comparacao na especiacao destas duas tecnologias

para processos contınuos e nao contınuos, mostrando que para processos

contınuos basicamente se obtem a mesma especiacao e possui diferencas mais

significativas para os processos nao contınuos .

As principais vantagens apresentadas por este sistema (EC) e que justi-

ficam as pesquisas nesta area, sao [41]:

1. Pequenas partıculas coloidais carregadas podem ser removidas, uma vez

que elas podem se deslizar com maior facilidade do que as outras de maior

tamanho num campo eletrico, o que facilita a coagulacao; alem disso essa

movimentacao evita a necessidade da agitacao mecanica o qual (se fosse

nao controlavel) poderia destruir os precipitados ja formados.

2. A quantidade de quımicos requeridos e muito menor (1/10).

3. Pequenas quantidades de lodos sao produzidos devido ao maior conteudo

de solidos secos; por exemplo, a adicao convencional de cloreto ferrico

seguida de oxido de calcio ou hidroxido de sodio, que produz ate 30 litros

de lodo por cada litro de oleo removido. Nesse caso o lodo produzido

no processo eletrolıtico e mais hidrofobico, o qual deixa resıduos mais

compactos, e com menor tempo de decantacao.


4. A remocao da materia organica (inclusive organicos nao biodegradaveis)

e mais efetiva, facilitando o tratamento biologico.

5. A dosagem de coagulante, assim como o requerimento de sobrepotenciais,

podem ser facilmente calculados e controlados.

6. O processo e viavel para pequenas estacoes de tratamento de aguas.

7. E observado um aumento do pH, o qual permite a remocao de ıons de

metais pesados por precipitacao de hidroxidos, ou pela adsorcao dentro

dos floculos ou precipitados.

8. Usualmente o controle de pH nao e necessario.

9. Altas eficiencia de corrente (90%), podem se alcancar em sistemas bem

projetados.

10. Se requer menor tempo de contato.

11. O custo de operacao e muito menor comparado com a maioria das

tecnologias convencionais .

2.6Processos hıbridos

Algumas vezes e necessario o uso de dois ou mais metodos de tratamento,

processos hıbridos, para assegurar a eficiencia no tratamento das aguas resid-

uais. A tecnologia da EC pode ser realizada dentro de sistemas de tratamento

de aguas incluindo separacao de membranas, osmose reversa, eletrofiltracao,

separacao de lodos, termo oxidacao e outras tecnologias convencionais para

conseguir a recuperacao de partıculas finas e ıons metalicos desde os efluentes.

Pouet & Grasmick [42] reportaram o uso da EC com a Flotacao por Ar Dis-

solvido (FAD) para o tratamento de aguas residuais urbanas. O tratamento de

aguas residuais da industria textil, combinando oxidacao eletroquımica, coag-

ulacao e lodos ativados foi reportado por Lin & Peng [43].

McKay Creek Technologies Ltd [44], desenvolveu e patenteou um pro-

cesso para o tratamento industrial de efluentes. O processo consegue remover

uma boa parte dos contaminantes do efluente. Atualmente se processam 40

litros por minuto na estacao de tratamento localizada no norte de Vancouver,

(Vancouver Shipyards) do efluente oleoso das operacoes marinhas, proveniente

de Washington Marine Group´s, sendo o processo altamente efetivo (figura

2.4).


Figura 2.4: A eletrocoagulacao dentro dos Processos hıbridos, [44]

3Fundamentos da Eletrocoagulacao

A Eletrocoagulacao e um processo com multiplos mecanismos operando

sinergeticamente para remover o poluente da agua. Uma variedade de opiniao

existe na literatura sobre os principais mecanismos e configuracoes do reator,

sendo requerida uma aproximacao holıstica para o tratamento da eletrocoag-

ulacao e os parametros controladores [3].

3.1Principais Parametros na Eletrocoagulacao

Muitos estudos foram dirigidos para conseguir a remocao de um poluente

especıfico, manipulacao de parametros tais quais: condutividade, pH, densi-

dade de corrente, materiais dos eletrodos, entre outros, sem a exploracao de

mecanismos fundamentais envolvidos no processo [45], particularmente aqueles

que preveem parametros de projeto para a otimizacao da performance desta

tecnica [46].

No reator de eletrocoagulacao, a taxa de adicao de coagulante e deter-

minada pela cinetica dos eletrodos. As reacoes nos eletrodos sao heterogeneas

e acontecem na regiao interfacial entre os eletrodos e a solucao. Existem gra-

dientes de potencial e concentracao entre a superfıcie do eletrodo e o seio da

solucao. Assim a especie quımica a ser reduzida ou oxidada deve ser trans-

portada desde o seio ate a superfıcie do eletrodo, portanto, nos extremos; as

reacoes quımicas sao limitadas pela transferencia de carga ou transferencia

de massa (processo de transferencia de massa), antes que a transferencia de

eletrons aconteca na superfıcie. Em muitos casos praticos tanto a transferencia

de massa como carga sao relevantes na determinacao da taxa de reacao.

A tensao da eletrolise e fortemente dependente da densidade de corrente,

da condutividade do efluente, da distancia entre os eletrodos e o estado

da superfıcie dos eletrodos. O sobrepotencial e uma medida do grau de

polarizacao, isto e, o desvio do valor de equilıbrio do eletrodo (E0), (equacao

3-1)

η = E − E0 (3-1)

Capıtulo 3. Fundamentos da Eletrocoagulacao 30

sendo:

E = potencial suministrado a celula.

E0 = potencial de equilıbrio.

Um modelo envolvendo termos de sobrepotencial de ativacao, sobrepo-

tencial de concentracao e a queda ohmica, pela resistencia da solucao, foi pro-

posto por Vik et al. [38], mas este modelo nao prediz diretamente a voltagem

da eletrolise, ja que contem termos nao conhecidos tais como: sobrepotencial

de ativacao e sobrepotencial de concentracao.

Quando a corrente passa atraves de um reator eletroquımico, tem que

superar a diferenca de potencial de equilıbrio, sobrepotencial no anodo, sobre-

potencial no catodo e queda de potencial ohmico pela solucao. O sobrepotencial

no anodo inclui sobrepotencial de ativacao e sobrepotencial de concentracao,

alem de um possıvel potencial de passivacao, como resultado do filme im-

permeavel na superfıcie do anodo, entretanto, o sobrepotencial no catodo e

principalmente composto de sobrepotencial de ativacao e sobrepotencial de

concentracao. Analises teoricas e experimentais demostraram que o pH da

agua e taxa de fluxo tem pouco efeito na voltagem da eletrolise no processo de

eletrocoagulacao [47].

A equacao abaixo consiste na expressao matematica que traduz as

contribuicoes dos superpotenciais na formacao do potencial entre os eletrodos.

U0 = E0 + ηa,a + ηa,c + ηp,a + |ηc,a|+ |ηc,c|+ de

k.δ (3-2)

sendo:

U0 = Potencial aplicado ao sistema, V.

E0 = potencial de equilıbrio.

ηa,a = sobrepotencial de ativacao no anodo, V.

ηa,c = sobrepotencial de ativacao no catodo, V.

ηp,a = sobrepotencial de passivacao no anodo, V.

|ηc,a| = sobrepotencial de concentracao no anodo, V.

|ηc,c| = sobrepotencial de concentracao no catodo, V.

de = distancia entre os eletrodos, m.

k = condutividade, mho/m.

δ = densidade de corrente, A/m2.

Na figura 3.1 mostra-se a variacao de concentracao dos ıons Al3+, H+

e OH− perto do anodo. A concentracao de H+ e OH− perto do anodo e

relativamente baixa e podem ser desprezados. A corrente total no circuito

e composto principalmente pela migracao e difusao do cation Al3+.


Figura 3.1: Mudanca na concentracao de Al3+, H+ e OH− perto do anodo.[48]

Na figura 3.2 mostra-se a variacao da concentracao de H+ e OH− perto do

catodo, ja que H+ e reduzido para produzir gas hidrogenio, o valor de pH perto

do catodo e alcalino, mesmo que o seio da solucao seja acido. A concentracao

de OH− perto do catodo e maior que H+, assim, a corrente e influenciada pela

difusao e migracao de OH−.

Figura 3.2: Mudanca da concentracao de ions H+ e OH− perto do catodo.[48]


3.1.1Densidade de Corrente

Este item controla a taxa de producao do agente coagulante, das bolhas

geradas e o tamanho delas.

Pode ser calculado pela equacao:

δ =I

Aanodo

(3-3)

sendo :δ = densidade de corrente, A/m2.

I = corrente eletrica, A.

Aanodo = area total dos anodos, m2.

Um aumento na densidade de corrente promove uma maior dissolucao

dos eletrodos formando assim, uma maior quantidade de agente coagulante e

concomitantemente, maior geracao de gases de hidrogenio e de oxigenio, o que

acarreta no maior transporte do material coagulado. Tambem ha um aumento

mais acentuado no valor do pH [3].

Outro item que e afetado pela densidade de corrente e o diametro

das bolhas, que aumenta a medida que uma maior densidade de corrente

e aplicada no sistema. Tambem se pode esperar, ao trabalhar com valores

maiores de densidade de corrente um desgaste mais rapido do eletrodo e um

maior consumo de energia, acarretando num maior custo de operacao.

Entretanto, valores muitos altos (acima de o valor otimo) nao sao

produtivos para o sistema, pois o excesso na quantidade de bolhas geradas

na celula eletrolıtica conduz a coalescencia entre elas e nao a agregacao com

os contaminantes, reduzindo assim a eficiencia de remocao [49]. O fenomeno

da coalescencia, que e o aumento do tamanho das bolhas por incorporacao das

menores, e favorecida por:

– Presenca de bolhas com diferentes diametros, quando as maiores incor-

poram as menores pela maior velocidade de ascensao das primeiras.

– Agitacao muito violenta, pois isto prejudica a flotacao do efluente.

– Presenca de grandes superfıcies em contato com as fases lıquida/gas, pois

nelas se depositam as microbolhas que coalescem mais facilmente [50].


3.1.2Material de Eletrodo

Em qualquer processo eletroquımico, o material do eletrodo tem efeito

significativo no tratamento do efluente. Para o tratamento da agua potavel,

ele deve ser atoxico, ter baixo custo e estar facilmente disponıvel [50].

Porem, geralmente o eletrodo de ferro apresenta a desvantagem de o

efluente ficar com uma cor residual verde ou amarela bastante forte, durante

e apos o tratamento. Esta coloracao e proveniente dos ıons Fe2+ (cor verde)

e Fe3+ (cor amarela) gerados no tratamento eletrolıtico. Ja com o eletrodo

de alumınio, o efluente final fica claro e estavel nao apresentando coloracao

residual.

No trabalho apresentado por Kobya et al. [30], quando testados sob as

mesmas condicoes, os resultados para DQO, turbidez e solidos suspensos foram

melhores para eletrodos de alumınio do que para os de ferro. Esta preferencia

tambem foi verificada pelos autores Chen et al. [19]. Entretanto, ao comparar

a remocao do arsenico com eletrodos de ferro e alumınio, Kumar et al. [50]

verificaram que o eletrodo de ferro era melhor, pois este apresentava 99% de

remocao contra 37% para alumınio. Esta diferenca foi atribuıda a capacidade

de adsorcao do Al(OH)3 para As3+ por ser muito menor que a do Fe(OH)3.

O alumınio e o anodo de sacrifıcio mais frequentemente usado num reator

de eletrocoagulacao. O cation de alumınio pode atuar de varias maneiras

(dependendo das propriedades do poluente, pH e concentracao da solucao),

podendo interagir diretamente com o poluente, hidrolisar para formar um

complexo hidroxi-alumınio ou formar precipitado. Assim a especiacao do cation

e vital para a compreensao do todo o processo .

E sabido que no processo da Eletrocoagulacao as principais reacoes que

acontecem no eletrodo de alumınio durante a eletrolise sao:

Anodo

Al → Al3+aq + 3e− (3-4)

Catodo2H2O + 2e− → H2 + 2OH− (3-5)

De acordo com muitos autores [19, 46, 51, 52] quando o potencial de

anodo e suficientemente alto, as reacoes secundarias podem acontecer, gerando


oxigenio (reacao 3-6).

2H2O → O2 + 4H+ + 4e− (3-6)

Os ıons de alumınio (Al3+) produzidos por dissolucao eletrolıtica no

anodo (equacao 3-4) tem imediatamente reacoes espontaneas de hidrolise,

gerando varias especies monomericas de acordo com a seguinte sequencia (As

moleculas coordenadas de agua foram omitidas ).

Al3+ + H2O → Al(OH)2+ + H+ (3-7)

Al(OH)2+ + H2O → Al(OH)+2 + H+ (3-8)

Al(OH)+2 + H2O → Al(OH)3 + H+ (3-9)

Reacoes de hidrolise (reacoes 3-7 ate 3-9) fazem a vizinhanca de anodo

acida, contrariamente a geracao de hidrogenio no catodo (equacao 3-5) faz

a vizinhanca do catodo alcalina. O produto cationico hidrolisado de alumınio

pode reagir com ıons OH− para converter-se finalmente em amorfos Al(OH)3(s)

de acordo com a cinetica da precipitacao.

A geracao de especies de Al no processo de EC e geralmente explicada em

termos de dois principais mecanismos: neutralizacao de cargas dos coloides neg-

ativamente carregados, por produtos cationicos hidrolisados, e a incorporacao

de impurezas no precipitado amorfo (floculacao por varredura). A importancia

relativa destes mecanismos depende fortemente do pH e da dosagem de coag-

ulante.

Canizares et al. [3] fizeram estudos num processo contınuo de Eletroco-

agulacao, usando eletrodos de alumınio, e observou que fora da faixa de pH 5-9

nao se produz quebra da emulsao e consequentemente nenhuma diminuicao da

DQO, dentro desta faixa se obtem remocao de ate 80%. As especies predomi-

nantes nestas condicoes, (pH = 5-9) sao cations polimericos de hidro-alumınio

(especialmente o tricamer) e o precipitado amorfo de hidroxido de alumınio. A

superfıcie destes ultimos pode estar carregada positiva ou negativamente pela

adsorcao de ıons da solucao.

Fora desta faixa de pH (5-9) as especies que promovem a desestabilizacao,

sao os ıons monomericos de hidroxido-alumınio, que incluem cation tais como:

Al3+, Al(OH)2+, Al(OH)+2 na faixa acida e anion tais como: Al(OH)−4 na faixa


alcalina ja que a uniao das gotıculas de oleo acontece para mais de uma ao

mesmo tempo (bridging floculation). E claro que isso nao e promovido pelas

especies monomericas e, consequentemente, so cations polimericos de hidroxi-

alumınio ou precipitados carregados, podem promover a quebra da emulsao.

Cada especie ionica monomerica de alumınio pode atuar so para uma gotıcula.

Entretanto, o tamanho dos poros polimericos e especialmente dos precipitados

podem atuar sobre mais de uma gotıcula.

As especies de alumınio presentes durante a faixa de pH sao apresentadas

na figura 3.3 e e chamado de diagrama de distribuicao das especies de alumınio

presentes durante a hidrolise, a qual e dependente da concentracao total de

alumınio e pH.

Figura 3.3: Diagrama de distribuicao para Al-H2O considerando so especiesmononucleares [53].

O diagrama de Pourbaix para o alumınio e apresentado na figura 3.4

feito no HSC, e e importante na determinacao da regiao de predominancia das

especies presentes.

Por outro lado, para o caso de os eletrodos serem de ferro, a oxidacao

produz hidroxido de ferro, e sao propostos dois mecanismos para a producao

deste hidroxido metalico [54].

Mecanismo 1.

Anodo.


Figura 3.4: Diagrama de Pourbaix para Al-H2O, 25 ◦C

4Fe(s) → 4Fe2+(aq) + 8e− (3-10)

2H2O(l) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e− (3-11)

A especie gerada e o oxigenio dissolvido na solucao reagem para formar

o Fe(OH)3.

4Fe2+(aq) + 10H2O(l) + O2 → 4Fe(OH)3(s) + 8H+

(aq) (3-12)

nFe(OH)3(s) → Fen(OH)3n (3-13)

Catodo

8H+(aq) + 8e− → 4H2(g) (3-14)

2H2O(l) + 2e− → H2(g) + 2OH−(aq) (3-15)

Global:


4Fe(s) + 10H2O + O2(g) → 4Fe(OH)3(s) + H2(g) (3-16)

Mecanismo 2

Anodo

Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e− (3-17)

Fe2+(aq) + 2OH−

(aq) → Fe(OH)2(s) (3-18)

2H2O(l) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e− (3-19)

nFe(OH)2(s) → Fen(OH)2n (3-20)

Catodo

2H2O(l) + 2e− → H2(g) + 2OH−(aq) (3-21)

Global

Fe(s) + 2H2O → Fe(OH)2(s) + H2(g) (3-22)

Os ıons Fe3+ podem sofrer hidrolise e, dependendo do pH da solucao,

as especies Fe(OH)2+, Fe(OH)+2 , Fe(OH)3 podem estar presentes em condicoes

acidas [55]. As reacoes envolvidas sao:

Fe3+(aq) + H2O(l) → Fe(OH)2+

(aq) + H+ (3-23)

Fe3+(aq) + 3H2O(l) → Fe(OH)3(aq) + 3H+ (3-24)

Fe3+(aq) + 2H2O(l) → Fe(OH)+

2(aq) + 2H+ (3-25)

Fe3+(aq) + 3H2O(l) → Fe(OH)3(aq) + 3H+ (3-26)

Sob condicoes alcalinas, Fe(OH)−6 e Fe(OH)−4 podem estar presentes [56].

Os diagramas de solubilidade do Fe (II) e do Fe (III) constam na Figura 3.6.

Outra apresentacao das reacoes segundo a faixa de pH e :

Para pH < 4.


Anodo:

Fe → Fe2+ + 2e− (3-27)

Fe → Fe3+ + 3e− (3-28)

Catodo:

2H+ + 2e− → H2(g) (3-29)

A eletroquımica e dependente da termodinamica e cinetica. A eletro-

coagulacao e considerada como um acelerado processo de corrosao. A taxa

de reacao dependera da geracao de H2. Esta reacao acontecera rapido ou

lentamente para valores de pH baixos (acidos fortes). Para um acido fraco a

taxa vai depender do valor de pKa do acido. O Fe2+ e/ou Fe3+ pode reagir

com o anion associado ao acido.

Para 4 < pH < 7

Anodo

Reacoes :3-27 e 3-28

Fe + 6H2O → Fe(H2O)4(OH)2(aq) + 2H+ + 2e− (3-30)

Fe + 6H2O → Fe(H2O)3(OH)3(aq) + 3H+ + 3e− (3-31)

Inicia a precipitacao do hidroxido de Fe (III) (floculos de cor amarelo)

Fe(H2O)3(OH)3(aq) → Fe(H2O)3(OH)3(aq) (3-32)

Ferrugem tambem pode formar.

2Fe(H2O)3(OH)3 → Fe2O3(H2O)6 (3-33)

Catodo:

Reacao 3-29


2H+ + 2e− → H2(g) (3-34)

Tem-se maior geracao de hidrogenio mas a [H+] vem da hidrolise do

ferro e do acido fraco.

Para 6 < pH < 9.

Anodo

Reacoes: 3-27 e 3-28.

Continua a precipitacao de hidroxido de Fe(III) e tambem pode acorrer

a precipitacao de Fe(II), apresentando um floculo de cor verde .

Fe(H2O)4(OH)+ + 2e− → H2(g) (3-35)

O pH da mınima solubilidade de Fe(OH)n fica na faixa de 7-8 , os floculos

sao formados pela polimerizacao dos oxihidroxidos de ferro. A formacao de

ferrugem (hidroxidos desidratados) acontece como segue Praga et al. [45]:

2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O (3-36)

Fe(OH)2 → FeO + H2O (3-37)

2Fe(OH)3 → Fe(OH)2 + Fe3O4 + 4H2O (3-38)

Fe(OH)3 → FeO(OH) + H2O (3-39)

Catodo.

reacao: 3-29.

Tem-se uma maior geracao de H2, mas o H+ vem da hidrolise de ferro e

acidos fracos.


As reacoes globais sao:

Fe + 6H2O → Fe(H2O)4(OH)2(s) + H2(g) (3-40)

Fe + 6H2O → Fe(H2O)3(OH)3(s) + 3/2H2(g) (3-41)

As condicoes atraves da celula nao sao constantes; as concentracoes das

especies e pH estao mudando. O processo parece acontecer numa regiao paralela

a linha de geracao de hidrogenio e a direcao de mudanca segunda a linha

mostrado no diagrama de Pourbaix, figura 3.5. A predominancia de hidroxidos

de Fe (III) em quase toda a faixa de pH pode-se apreciar no diagrama 3.6 o

qual indica ser a principal especie atuante na remocao do oleo.

Figura 3.5: Diagrama de Pourbaix para Fe-H2O [3].

3.1.3Consumo de Eletrodos

Conforme a Lei de Faraday, que esta intimamente ligada a eletrocoag-

ulacao, a massa do eletrodo consumida esta diretamente relacionada com a

corrente aplicada e e definida matematicamente pela equacao [49, 57]:

mel =I.t.M

F.z(3-42)


Figura 3.6: Diagrama logC-pH para Fe-H2O

sendo:mele = Quantidade maxima do eletrodo consumida, g.

I = Corrente aplicada, A.

t = Tempo de aplicacao da corrente, s.

M = Massa molar do elemento predominante no eletrodo, g/mol.

z = Numero de eletrons envolvidos na reacao de oxidacao do elemento do anodo.

F = Constante de Faraday, 96,500 C/mol.

Embora esta quantidade calculada seja um valor teorico, geralmente ha

boa concordancia com o valor determinado experimentalmente. Entretanto

podem ser detectados erros se a geometria do conjunto de eletrodos nao for

adequadamente determinada e se o reator nao estiver operando proximo a sua

condicao otima [55].

3.1.4Arranjo de eletrodos

Dentre as varias geometrias possıveis para a configuracao dos eletrodos,

as mais utilizadas sao:

Os eletrodos monopolares conectados em paralelo, como mostra-se na

figura 3.7 (a), os anodos e catodos estao conectados em paralelo, a corrente e

dividida entre todos os eletrodos em relacao a resistencia das celulas individ-

uais. Assim uma baixa diferenca de potencial e requerida numa conexao deste

tipo, quando e comparado com uma conexao em serie.


Figura 3.7: Arranjo de eletrodos, a) Sistema monopolar em paralelo, b)Sistemamonopolar em serie, c)Sistema bipolar em serie.

Nos eletrodos monopolares conectados em serie cada um dos eletrodos

de sacrifıcio e internamente conectado com outro, ja que o voltagem da celula

se soma, figura 3.7 (b).

Os eletrodos bipolares conectados em serie, pode-se ver na figura 3.7 (c),

que este tipo de sistema nao tem conexao eletrica entre os eletrodos. Apenas os

eletrodos externos sao conectados na fonte de tensao. Os eletrodos externos sao

monopolares e os internos sao bipolares. Esta conexao e facil de montar e tem

um menor custo de manutencao durante a operacao, mas a grande distancia

entre os eletrodos de alimentacao de tensao pode produzir uma diminuicao no

fluxo de corrente na solucao. (desviacao nos eletrodos bipolares) [58].

Segundo Hemkemeier [59] & Mollah et al. [55], no arranjo em serie, cuja

resistencia e maior do que no arranjo em paralelo, e necessaria uma maior

diferenca de potencial para uma mesma corrente fluir em todos os eletrodos.

Ja no arranjo em paralelo, a corrente eletrica e dividida entre as placas e

o conjunto dos eletrodos de sacrifıcio, conectando internamente com cada um,

sem que haja contato com eletrodos de fora.

Na pratica, outros fatores alem do consumo especıfico de energia eletrica

podem influenciar na selecao do melhor arranjo de eletrodos, a maior facilidade

de conexao de multiplos eletrodos e conseguida usando uma configuracao

bipolar, especialmente quando separacoes muito pequenas sao requeridas para

minimizar as perdas por potencial ohmico em efluentes de baixa condutividade

[58].


3.1.5pH

A importancia do pH na reducao da DQO e turbidez ja foi apreciada

por Kobya et al. [30], na qual altas reducoes da DQO sao conseguidas num

meio acido para ambos tipo de eletrodos (Al e Fe). Assim, para altas reducoes

da turbidez, um meio acido e preferıvel para o alumınio; e meio neutro para

o ferro. Conforme explicado por Chen et al. [19] e por Daneshvar et al.

[54] ocorre um aumento do pH quando seu valor inicial e baixo (ate 7).

Entretanto, quando este for superior a 9, a tendencia e de haver uma diminuicao

durante o tratamento. Por apresentar este comportamento, a eletrocoagulacao

e classificada como uma tecnica neutralizadora de pH. Porem, esta conduta

nao tem efeito significativo na eficiencia de remocao dos contaminantes.

A mudanca no pH durante o processo de tratamento depende do pH

inicial da solucao e do tipo de material do eletrodo. Henn [49], mostrou no

caso de eletrodo de alumınio, que quando o pH inicial for inferior a 8, o pH

final e maior que o inicial. E acima deste ponto, o pH final e menor.

Para eletrodos de ferro, o pH final e sempre maior que o inicial, porem,

a diferenca entre eles diminui quando o pH inicial for superior a 8.

3.1.6Distancia entre os eletrodos

A distancia entre os eletrodos e uma variavel importante quando se

deseja otimizar os custos de operacao da unidade. Por isso se recomenda, de

acordo com Rezende & Crespilho [57], quando a condutividade do efluente

for relativamente alta, utilizar maior espacamento entre os eletrodos. Ja em

situacoes de valor moderado, recomenda-se usar um menor afastamento, pois

isto reduzira o consumo de energia sem alterar o grau de separacao, pois neste

caso, a corrente nao seria alterada.

De acordo com Den & Huang [60], ao testar um sistema de tratamento

sob a mesma corrente eletrica, nao houve diferenca de eficiencia de remocao

para diferentes espacamentos entre os eletrodos. Por isso, a distancia entre

eles e considerada apenas como um fator de otimizacao de custos, conforme

explicado no inıcio. Ja os autores Modirshahla et al. [61] afirmaram, no seu

trabalho, que com o aumento da distancia entre os eletrodos, menos interacoes

dos ıons da solucao com o coagulante formado irao ocorrer.

A diferenca de conclusao entre os dois autores citados pode ser atribuıda a

uma possıvel divergencia no valor da condutividade de cada efluente, pois caso

ele tenha sido alto no primeiro trabalho (variacao entre 100 e 140 µS cm−1),

realmente nao haveria alteracao na eficiencia de remocao, pois mesmo com


uma maior distancia entre os eletrodos, haveria uma condutividade mınima

na solucao que transportaria a corrente. Ja no segundo trabalho, nao houve

citacao do valor da condutividade do efluente. Entretanto, e legitimo supor que

ela tenha sido inferior ao do outro estudo, pois aumentando a distancia entre os

eletrodos, as interacoes diminuıram e nao haveria uma condutividade mınima

para assegurar o transporte da corrente eletrica. Portanto, para que nao haja

diferenca de remocao com a alteracao do espacamento entre os eletrodos, a

solucao tratada deve ter um valor mınimo de condutividade eletrica.

3.1.7Condutividade eletrica do efluente

A condutividade eletrica do efluente e uma variavel que afeta a eficiencia

de corrente, a tensao da celula e o consumo de energia eletrica, alem de ser

importante no momento de otimizar os parametros do sistema, pois um alto

valor de condutividade associado ao pequeno afastamento entre os eletrodos

minimiza o consumo de energia, porem, nao interfere na eficiencia de remocao

dos contaminantes, como indicado no trabalho de Daneshvar et al. [54]. Quando

a condutividade eletrica de um efluente for muito baixa, adiciona-se cloreto de

sodio (NaCl) para que haja aumento do numero de ıons na solucao, porem isto

conduz a oxidacao dos ıons cloreto em gas cloro e em ıons OCl−, que sao um

forte oxidante capaz de oxidar moleculas organicas presentes no efluente. [62]

As reacoes sao [32]:

2Cl−(aq) → Cl2(g) + 2e− (3-43)

Cl2(g) + H2O → HOCl(l) + H+aq + Cl−(aq) (3-44)

HOCl(l) → H+aq + OCl−(aq) (3-45)

De acordo com Gao et al. [63] o consumo de energia nao diminui

significativamente quando a condutividade da solucao for superior a 1,5

mS/cm.

3.1.7.1Passivacao dos Eletrodos

A eletrocoagulacao requer a corrosao do alumınio ou ferro. O equilıbrio

eletroquımico para os sistemas alumınio/ferro - agua ja foram apresentados

nas figuras 3.4 e 3.5, assim as otimas condicoes de corrosao de alumınio/ferro

(condicoes de pH e potencial na qual o alumınio vai para a solucao) sao vistos

nestes diagramas, Eh-pH. Neste contexto a Passivacao reduz o desempenho da

eletrocoagulacao, inibindo a corrosao.


A Passivacao dos eletrodos de alumınio tem sido amplamente observado e

reconhecido como negativos na eficiencia do reator [64, 65] . A formacao desta

camada inibidora, usualmente um oxido, sobre a superfıcie do eletrodo evita

a dissolucao do metal e a transferencia de eletrons, limitando a presenca de

coagulante na solucao. Quanto maior o tempo, mais a camada de passivacao

aumenta, reduzindo a eficiencia do processo da eletrocoagulacao.

Novikova et al. [64] pesquisaram numerosos metodos para a prevencao

e/ou controle da passivacao, incluindo a mudanca da polaridade nos eletrodos,

a adicao de agentes inibidores e a limpeza hidro-mecanica dos eletrodos,

concluindo que a maior eficiencia foi alcancada com a limpeza periodica dos

eletrodos.

A presenca do ıon cloro na solucao tambem foi reportada decrescer

a passivacao e assim aumentar a eficiencia do processo de remocao. [37,

64, 66–68]. Todos os autores concordam que a corrosao por picadura, por

ıon cloro na superfıcie do metal, e o responsavel do aumento da eficiencia.

Alternativamente, Mameri et al. [35] propuseram um mecanismo da acao do

ıon cloro na reducao da passivacao (camada de oxido sobre o alumınio), como

e mostrado nas equacoes 3-44, 3-45. Jiang [58] fez um estudo sob a Passivacao

e sugeriu que a Passivacao anodica pode ser prevenida usando eletrodos de

polaridade reversıvel, otimizando o desenho do reator e pela presenca de ıons

cloro .

O trabalho de Mouedhen et al. [69] mostra que para quebrar o filme

passivo anodico, e principalmente, reduzir a tensao no processo de eletrocoag-

ulacao, o eletrolito deve conter um mınimo de 60 ppm de ıon Cl−. O mecanismo

exato pelo qual o cloro atua nao e ainda inteiramente compreendido.

Al + 3HCl → AlCl3 + H2 (3-46)

AlCl3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3HCl (3-47)

A corrente direta na tecnologia da EC (DCE) e inerente com a formacao

de uma capa impermeavel de oxido no catodo assim como o desgaste de anodo,

devido a oxidacao. Isso produz perdas na eficiencia na EC. Estas limitacoes

da DCE podem ser minimizadas pela adicao de eletrodos de sacrifıcio em

paralelo na configuracao da celula. Entretanto muitos preferem o uso da

corrente alternada na Eletrocoagulacao (ACE). Acredita-se que a energizacao

cıclica retarda o mecanismo normal de ataque nos eletrodos melhorando

favoravelmente a vida do eletrodo. Alem disso, os campos eletricos no separador

ACE nao produzem transporte eletroforetico das partıculas carregadas devido


a frequente mudanca da polaridade, induzindo interacoes dipolo-dipolo no

sistema contendo especies carregadas nao esfericas. Consequentemente, campos

eletricos de AC podem quebrar a estabilidade no balance dipolar das estruturas

existentes no sistema, o que nao e possıvel num separador DCE usando campos

eletricos DC [70].

Finalmente, a presenca de certos ıons influencia no processo de co-

agulacao. Neste contexto, os ıons sulfato contrariamente aos ıons monova-

lentes, tais como nitrato, ou cloro promovem marcadamente a precipitacao

de hidroxidos de alumınio pela reducao das cargas dos produtos hidrolisados

de alumınio. Assim, o sulfato atua como catalisador para a precipitacao de

hidroxido de alumınio e para a coagulacao.

3.2Projeto e operacao do reator de Eletrocoagulacao

A literatura nao revela alguma aproximacao sistematica no desenho

e operacao de um reator de Eletrocoagulacao. Os desenhos reportados na

escala de bancada, piloto e industrial, sao reatores isolados dentro de unidades

totalmente integradas nos sistemas de purificacao de aguas. A figura 3.8 resume

uma variedade de reatores e condicoes de operacao. Nao existe um reator de

eletrocoagulacao dominante em uso, como exemplo temos os eletrodos usados

que mudam no que diz respeito a material, desenho e modo de operacao, tais

como eletrodos de pratos simples, de aneis e pellets em camadas compactas. Do

mesmo jeito, a operacao do reator muda enormemente reportando densidades

de corrente na faixa de 0,01 ate 2000 A/m2 [70].

O principal no desenvolvimento de uma tecnologia tem sido, geralmente,

a remocao de um poluente particular e nao a compreensao da eletrocoagulacao

no sentido geral. A maioria das pesquisas e publicacoes estao “centradas no

poluente”, sendo uma solucao para um particular problema, e uma desvan-

tagem ja que o conhecimento e limitado para um caso especıfico. Isto resultou

em uma prova repetida da viabilidade do processo, mas nao conveniente numa

aplicacao geral na remocao de poluentes. O ultimo requer que a eletrocoag-

ulacao seja compreendida por meio de uma aproximacao “centrada cientifica-

mente”.

Os reatores de eletrocoagulacao foram classificados como mostra a figura

3.8. A primeira distincao nos desenhos foi, a operacao do reator no sistema

de batelada ou contınuo; o segundo criterio foi o tipo de (poluente) tecnologia

usada na separacao.

Reatores que ignoram os efeitos da flotacao sao chamados como processos

de coagulacao. Aqueles que integram a flotacao no desenho sao classificados


Tabela 3.1: Principais diferencas nos reatores de batelada e contınuos. [53]

Batelada ContınuosVolume constante Alimentacao constanteMudanca das concentracoes Concentracoes constantescom o tempo com o tempoEficiencia e dependente Eficiencia e dependentedo tempo do tempo.Operacao dinamica Operacao no estado estacionarioBoa mistura(composicao uniforme) A composicao muda

como processos de coagulacao e flotacao. Se uma separacao adicional nao e

requerida, isto e, a separacao acontece in situ dentro do reator de eletrocoag-

ulacao, as referencias sao citadas na tabela 3.1.

As decisoes de desenho sao resumidas em:

– Operacao de batelada ou contınua.

– Reatores de coagulacao ou coagulacao e flotacao.

A maioria dos reatores de eletrocoagulacao reportados na literatura sao

contınuos, tais reatores tem uma alimentacao de poluente continuo, com o sis-

tema operando com condicoes pseudo estacionarias. A principal desvantagem

de tal sistema e o requerimento fixo de coagulante. O processo de batelada tipi-

camente tem um volume fixo e as concentracoes mudam com o tempo (com o

proceder das reacoes).

Segundo Canizares et al. [3], a desestabilizacao da emulsao O/A e

favorecida na operacao descontınua, devido a adicao mais progressiva do

coagulante, o qual promove a formacao de pequenas partıculas de precipitados

de hidroxi-alumınio carregadas e a formacao de especies ionicas polimericas.

Um parametro de desenho basico pode ser a area superficial do eletrodo

relacionado ao volume do reator (SA/V), o qual e uma medicao superficial do

subministro de coagulante e bolhas ao sistema (numa base volumetrica). A

densidade de corrente, definida como a corrente por unidade ativa do eletrodo

e outro parametro obvio de escalonamento.

Alguns valores reportados na literatura para SA/V e densidade de

corrente sao apresentados na tabela 3.2, [70].


Figura 3.8: Classificacao dos reatores de eletrocoagulacao [53].

Tabela 3.2: Parametro SA/V otimos, encontrados por diversos pesquisadores[53].

Referencia Densidade de Corrente(A/m2) SA/VNaneri et al (1998) 5 - 300 6.9 - 34.6Osipenko and Pogorelyi(1977) 3.4 - 27 10,5Holt et al. (2001) 8.3 18.8Amosov et al (1976) 100 30,8Novikova et al (1982) 80 - 130 42,5

4Materiais e Metodos

4.1Preparacao do efluente sintetico

A Preparacao do efluente sintetico foi feita da seguinte maneira:

1. Para 1 litro de agua deionizada foi agregado 1,5; 3; 6; 9 ou 10 g/l de oleo

(lubrificante Shell Talpa 30) .

2. E adicionado tambem, 1 g de oleato de sodio como agente estabilizador

(surfatante), a operacao ocorre sob uma vigorosa agitacao (300 rpm) por

8 horas.

3. Adicionou-se NaCl (1 g/l) como eletrolito de suporte, com o objetivo

de obter uma boa condutividade no efluente; a adicao do NaCl foi lenta

para evitar desestabilizacao da emulsao. A condutividade obtida foi de

2,2 µS/cm x 1000, alem disso foi medido o pH da emulsao.

4.1.1Materiais e equipamentos

Reagentes:

1. Cloreto de sodio NaCl.

2. Dodecil sulfato de sodio (C12H25NaO4S) PM 288,38 g/mol.

3. Agua deionizada.

4. Oleo lubrificante Shell Talpa 30.

Equipamentos Utilizados:

1. Balanca analıtica, Digimed KN500.

2. Medidor de pH Analyser pH 300M.

3. Agitador Mecanico MARCONI mod.-MA148.

Capıtulo 4. Materiais e Metodos 50

Tabela 4.1: Estabilidade das emulsoes em relacao ao potencial zeta [71].

Caracterısticas de estabilidade Media de PZ em milivoltAglomeracao e precipitacao maxima +3 ate 0Aglomeracao e precipitacao excelente -1 ate -4Aglomeracao e precipitacao boa -5 ate -10Ponto inicial de aglomeracao -11 ate(aglomerados de 2 ate 10 coloides) -20Ligeira estabilidade -21 ate -30Moderada estabilidade -31 ate -40Boa estabilidade -41 ate -50Muito Boa estabilidade -51 ate -60Excelente estabilidade -61 ate -80Maxima estabilidade -81 ate -125

4. Agitador Magnetico FISATOM mod.-752 .

5. Aparelho Zeta Master 3.0+, (usado na analise da estabilidade da emulsao)

4.2Analise da estabilidade da emulsao

A estabilidade da emulsao sintetica foi comprovada com a medicao de

potencial zeta. Segundo referencia literaria, o potencial zeta da emulsao deve

ser superior a -41 mV, para ter uma boa estabilidade [71].

Na tabela 4.1 mostra-se as caracterısticas de estabilidade relacionadas

a medicao de potencial zeta. Baseado nas experiencias (zeta-Meter inc.)

com muitos sistemas floculados e dispersos (particularmente para coloides

hidrofobicos), descrevem-se a relacao entre o potencial zeta (PZ), e as car-

acterısticas de estabilidade.

A estabilidade conseguida na emulsao sintetica foi de -100 mV.

4.3Desenho da Celula

No projeto da celula, deve-se ter em consideracao as interacoes entre as

especies presentes, sendo requerido um contato entre elas para uma efetiva

agregacao. O contato depende da difusao da massa, mecanismos de transporte

e regime do fluido dentro do reator. Dessa forma, a mistura influencia forte-

mente o desempenho e efetividade dos reatores [70]. Assim, o processo sera

realizado sob condicoes de agitacao dentro do reator, permitindo o aumento

na transferencia de massa, reducao da camada de passivacao dos eletrodos,

aumento da liberacao das bolhas geradas (hidrogeneo, oxigeneo), minimizando


assim, sua acumulacao na superfıcie dos eletrodos. A celula foi projetada para

trabalhar em regime de batelada assim como para diferentes tipos de arranjos

de eletrodos, foi feita com material acrılico e com as seguintes dimensoes:

– Altura: 170 mm.

– Comprimento 150 mm.

– Largura 190 mm.

– Espessura de parede: 10 mm.

– Maxima capacidade: 5,1 litros.

Na figura 4.1 mostra-se a celula usada para a realizacao das experiencias neste

trabalho.

Figura 4.1: Celula de Eletrocoagulacao

4.4Desenho, arranjo e tipo de material dos eletrodos

O tipo de material e geometria do eletrodo influencia: no tipo de

coagulante, em bolhas geradas, na mistura, na flotacao, na transferencia de

massa e na remocao do poluente.

Dentro das diversas possibilidades na escolha do tipo de material do

eletrodo (alumınio, ferro, aco, etc), ja apresentado na revisao bibliografica

[19, 30, 50], o alumınio e o ferro serao comparados como material de anodo

e aco inoxidavel 316 como material de catodo. O aco inoxidavel apresenta


vantagem na geracao de bolhas (eletrodo inerte) garantindo a nao dissolucao

e poluicao no efluente sintetico, dificultando assim a analise deste.

O desenho dos eletrodos perfurados (5 mm diametro) para a realizacao

dos ensaios, no arranjo paralelos vertical foi feito com as seguintes dimensoes

(figura 4.2) :

Figura 4.2: Desenho dos eletrodos perfurados de alumınio, ferro e aco inoxidavel

Na figura 4.2 mostra-se a geometria dos eletrodos usados para os ensaios

da eletrocoagulacao. Estima-se que os eletrodos com furos apresentem maiores

vantagens, ja que permitem um maior transporte de massa no seu interior e

facilitam a liberacao dos gases gerados, o qual sera avaliado neste trabalho.

Tanto os catodos (aco inox 316), como os anodos foram feitos com as mesmas

dimensoes, dando uma area efetiva de 154,81 cm2.

Kobya et al. [72], avaliaram diferentes tipos de arranjo de eletrodos

(Bipolar em serie, Monopolar em serie, e Monopolar em paralelo) na reducao

da DQO e turbidez. Mostrando que no caso de alumınio a reducao da DQO

foi conseguida independentemente do tipo de arranjo dos eletrodos. Ja para

o ferro os sistemas conectados em serie foram mais efetivos que os sistemas

em paralelo. Para a reducao da turbidez, o tipo de arranjo de eletrodo nao

aprensentou efeito algum. Este trabalho considera arranjos monopolares em

paralelo, com 4 e 6 eletrodos (ver Figura 4.3). A distancia entre os eletrodos

foi variada mediante a troca dos espacadores entre eles.


A Figura 4.4 mostra a linha experimental, assim como os principais

equipamentos usados neste trabalho.

4.5Decapagem dos eletrodos

A decapagem e um processo de importancia fundamental para a remocao

de oxidos superficiais nos eletrodos e preparacao adequada da superfıcie para

processos posteriores. Dentro dos diversos tipos de decapagem, utilizou-se neste

trabalho a decapagem quımica, com HCl por 8 horas numa solucao 1% [29].

4.6Procedimento experimental

Os experimentos seguiram a sequencia abaixo:

1. Preparou-se uma solucao de 5,1 litros de emulsao com as quantidades

de reagentes preestabelecidas, assim como os frascos para a recepcao das

amostras nos diferentes tempos.

2. Foi feita a decapagem dos eletrodos 8 horas antes de cada ensaio, numa

solucao de HCl 1%.

3. Apos o preenchimento da celula com a solucao e montagem dos eletrodos

nas condicoes apropriadas (amperagem, arranjo e separacao dos eletro-

dos), deu-se inıcio aos ensaios, ocorrendo simultaneamente:

– Disparo do cronometro.

– Ajuste dos valores de tensao e corrente.

– Coleta de alıquotas no tempo zero.

4. Nos ensaios foram necessarios corrigir eventuais variacoes dos valores de

tensao, a qual ocorria uma mudanca na primeira casa decimal.

5. No decorrer dos ensaios eram coletadas amostras para analises nos

tempos adequados.

6. Ao final do ensaio se fez a limpeza dos componentes, e reiniciou-se os

experimentos de acordo com o numero 1 desta sequencia.

As variaveis analisadas foram:

– Densidade de corrente eletrica (2,5 - 12,9 mA/cm2)

– Distancia dos eletrodos ( 5 - 25 mm).


– Concentracao inicial de oleo (1,5 - 10 g/l).

– Numero de eletrodos no sistema (relacao area-volume), 4 e 6 eletrodos

O pH da emulsao medido, na faixa de 8-9, segundo a literatura e otimo

para obter uma boa remocao dos poluentes, pelo qual sera fixado.

A condutividade obtida (2,2 mS/cm x 1000) a partir da adicao de cloreto

de sodio, e suficiente para alcancar as densidades de corrente eletrica desejadas.

Para determinar o efeito de cada variavel no processo usou-se a sequencia

experimental apresentada na tabela 4.2. Os experimentos 1a ate 5a, e 1b ate 5b,

foram feitos para determinar a densidade de corrente otima usando eletrodos de

alumınio e ferro. O grupo de experimentos 6a ate 10a e 6b ate 10b, foram feitos

para avaliar a distancia entre os eletrodos de alumınio e ferro respectivamente.

Os experimentos 11a ate 15a e 11b ate 15b foram desenvolvidos para avaliar o

efeito da concentracao inicial de oleo. Os primeiros 15 ensaios foram realizados

usando 4 eletrodos no sistema. Os ultimos ja foram introduzidos 6 eletrodos e

seguindo a mesma sequencia ja descrita.

Finalmente os experimentos 31a e 31b foram feitos para avaliar o

parametro SA/V. E o ensaio 32a para avaliar a geometria dos eletrodos, (efeito

do eletrodo perfurado e nao perfurado).

Na tabela 4.2 apresenta-se a ordem como foi realizado os diferentes testes

para cada material de eletrodo resultando num total de 63 ensaios. As vogais

“a” e “b” representam o tipo de material usado, sendo “a” para alumınio e

“b” para o ferro.


1. Fonte Estabilizadora de tensao TECTROL mod. TCA-30-10XR1A (30V

e 10A de capacidade maxima).

2. Multımetro.

3. Medidor de pH Analyser pH 300M.

4. Agitador Magnetico FISATOM mod.-752 .

5. Placa de alumınio ou ferro, como anodo na eletrocoagulacao.

6. Placa de aco inox, como catodo na eletrocoagulacao.

7. Cronometro CITIZEN promaster.

8. Celula de Eletrocoagulacao (ver figura 4.1).


Tabela 4.2: Experiencias realizadas para cada tipo de material de anodo testado

Numero Densidade Distancia entre Concentracao Numerode de Corrente os Inicial de de

experimentos mA/cm2 eletrodos (mm) oleo (mg/l) eletrodos1a-1b 2,5 5 1500 42a-2b 4,3 5 1500 43a-3b 6,4 5 1500 44a-4b 9,4 5 1500 45a-5b 12,9 5 1500 46a-6b 9,4 5 1500 47a-7b 9,4 10 1500 48a-8b 9,4 15 1500 49a-9b 9,4 20 1500 4

10a-10b 9,4 25 1500 411a-11b 9,4 10 1500 412a-12b 9,4 10 3000 413a-13b 9,4 10 6000 414a-14b 9,4 10 9000 415a-15b 9,4 10 10000 416a-16b 2,5 5 1500 617a-17b 4,3 5 1500 618a-18b 6,4 5 1500 619a-19b 9,4 5 1500 620a-20b 12,9 5 1500 621a-21b 9,4 5 1500 622a-22b 9,4 10 1500 623a-23b 9,4 15 1500 624a-24b 9,4 20 1500 625a-24b 9,4 25 1500 626a-26b 9,4 10 1500 627a-27b 9,4 10 3000 628a-28b 9,4 10 6000 629a-29b 9,4 10 9000 630a-30b 9,4 10 10000 631a-31b 9,4 10 1500 2

32a 9,4 10 1500 6


Figura 4.3: Arranjo de eletrodos a) sistema monopolar em paralelo com quatroeletrodos b)sistema monopolar em paralelo com seis eletrodos

Figura 4.4: Unidade experimental de Eletrocoagulacao (1) Fonte de tensao(corrente contınua), (2) Celula eletrolıtica, (3) Agitador magnetico, (4)multımetro


4.7Analise da Demanda Quımica de Oxigenio e Turbidez

A analise da DQO, foi feita com ajuda do metodo Hatch, o qual com-

preende o reator Hatch para a digestao e o espectrofotometro para leitura da

absorvancia. A duracao do procedimento e de duas horas em uma temperatura

de 150 ◦C.

A leitura do teste de DQO pelo metodo Hatch utiliza o espectrofotometro

de mesma marca e modelo DR/2010 e a curva de calibracao elaborada para

o comprimento de onda de 600 ηm. O calculo da DQO por este metodo e

realizado em treplica. O valor da DQO, e associada por intermedio da curva

de calibracao da absorbancia media obtida (ver apendice A ).

A turbidez foi medida com o turbidımetro AP-2000.

Reagentes:

1. Acido sulfurico. H2SO4 (Marca Vetec).

2. Sulfato de Prata. 5 fr Ag2SO4(Marca Vetec).

3. Sulfato de mercurio. 5 fr HgSO4(Marca Vetec ).

4. Agua deionizada. - 0,007.


1. Balanca eletronica Bioprecisa FA2104N.

2. Reator Hatch.

3. Espectofotometro.

4. Turbidımetro AP 2000 - Portatil.

5Resultados e Discussao

A primeira batelada de testes foi feita com anodos de alumınio sendo

analisados a cada 10 minutos os parametros: DQO, Turbidez e pH.

Outros parametros tambem foram abordados, tais como: densidade de

corrente eletrica, distancia entre os eletrodos, concentracao inicial de oleo,

relacao area-volume, consumo de eletrodos, custo da operacao e consumo de

energia.

A segunda batelada foi feita com anodos de ferro, foram abordados sob

as mesmas condicoes operacionais, descritos anteriormente.

A DQO e turbidez obtida, nas diferentes concentracoes de oleo testadas,

sao apresentadas na tabela 5.1 Os resultados serao analisados em termos de

eficiencia de reducao destas variaveis.

A seguir, uma analise individual de cada parametro.

5.1Efeito da Densidade de Corrente Eletrica

Este tema e bastante controverso entre os pesquisadores. Daneshvar et

al. [73] mostraram que a remocao de um tipo de corante aumentou significati-

vamente, de 40% para 95%, com o acrescimo da densidade de corrente eletrica

de 10 A/m2 para 30 A/m2, e a DQO diminuiu de 175 mg/l para 30 mg/l. Ou

seja, neste caso, a densidade de corrente mostrou-se eficiente na remocao.

Daneshvar et al. [54] tambem concluıram que o acrescimo da densidade

de corrente de 40 A/m2 para 60 A/m2 aumenta a eficiencia de remocao da

Tabela 5.1: Turbidez e DQO obtida a diferentes concentracoes de oleo.

Concentracao do Turbidez DQOoleo (g/l) NTU mg/l

1,5 400 38503 550 55606 575 101209 680 1386010 980 14300

Capıtulo 5. Resultados e Discussao 59

Tabela 5.2: Experiencias com anodos de Al, avaliando o efeito da densidade decorrente na eficiencia de reducao da DQO e turbidez.

Numero de Numero de Dens. de Corr. %Reducao %ReducaoExperimento eletrodos mA/cm2 DQO Turbidez

1a 4 2,5 11,5 30,12a 4 4,3 92,7 99,23a 4 6,4 98,7 88,54a 4 9,4 98,6 97,85a 4 12,9 98,2 97,616a 6 2,5 91,2 96,317a 6 4,3 98,1 9518a 6 6,4 98,8 99,719a 6 9,4 98,1 91,920a 6 12,9 98,8 97,9

cor de 52,10 para 91,12%. Isto foi justificado pelo fato da intensificacao da

densidade de corrente eletrica por provocar maior eficiencia de producao de

ıons no anodo e no catodo.

Kobya et al. [30] verificaram que o aumento da densidade de corrente

de 25 para 100 A/m2 alterou significativamente a eficiencia de remocao da

descoloracao de 60% para 96%, porem para valores de 100 A/m2 ate 250 A/m2

a eficiencia manteve-se constante.

Ja para os autores Chen et al. [19], a densidade de corrente quase nao

afeta as remocoes de DQO, de oleos e graxas, embora ela tenha sido variada

de 12,5 a 108,9 A/m2 em uma densidade de carga fixa de 6,63 F/m3. Isto

indica que, de acordo com o autor, nao e a densidade de corrente mas sim a

de carga que realmente afeta a eficiencia do tratamento, porem o acrescimo na

densidade de corrente favoreceu o tempo de tratamento que diminuiu de 60

para 6,5 minutos.

Nesta dissertacao, fez-se uma comparacao para os dois tipos de materiais

de anodos.

5.1.1Anodos de Alumınio

Na tabela 5.2, e apresentado o resumo das experiencias trabalhando com

anodos de alumınio para 80 minutos de operacao e 5 mm de distanciamento

entre os eletrodos.

Na figura 5.1 usando 4 eletrodos no sistema, mostra-se que a eficiencia de

reducao da DQO e maior com o aumento da densidade de corrente. As curvas

alcancam um mesmo valor assintotico, aproximadamente em 95%. O tempo


mınimo de operacao na qual esses valores de reducao sao alcancados, diminuiu

de 80 para 20 minutos, quando a densidade de corrente aumenta de 2,5 para

12,9 (mA/cm2).

0 20 40 60 80

0

20

40

60

80

100

% R

eduç

ão (

DQ

O)

Tempo (min)

2,5 mA/cm 2

4,3 mA/cm 2

6,4 mA/cm 2

9,4 mA/cm 2

12,9 mA/cm 2

Figura 5.1: Efeito da densidade de corrente na eficiencia de reducao da DQOem funcao do tempo: [surfatante]=1g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]= 1 g/l, anodosde Al, 4 eletrodos, de= 5 mm.

O processo de eletrocoagulacao para esse caso exibe tres fases: (I) a fase

inicial - na qual nao se observa remocao do poluente, cuja concentracao de

DQO permanece quase constante, ja que para dar inıcio a quebra da emulsao

precisa-se de certa quantidade de alumınio em solucao. (II) a fase reativa -

onde acorre a maior reducao da DQO. (III) fase estavel - e a em que nao se

consegue alcancar maior remocao do poluente .

Este tipo de comportamento das curvas (chamadas na literatura, curvas

“S”), podem ser visualizadas de uma melhor forma quando trabalhamos com

densidades superiores a 4,3 mA/cm2. Este comportamento ja foi observado por

Gutierrez [74].

No caso do aumento do numero de eletrodos na celula (6 eletrodos) na

figura 5.2, mostra-se que a maior reducao da DQO (maiores a 85%) acontece

nos primeiros 30 minutos para as densidades 6,4 ; 9,4 e 12,9 mA/cm2, sendo que

o tempo requerido para as densidades 4,3 mA/cm2 e 2,5 mA/cm2, aumentou

para 40 e 60 minutos respectivamente.

No que diz respeito a turbidez, usando 4 eletrodos na figura 5.3, mostra-

se uma maior reducao com o aumento da densidade de corrente eletrica. Esta

reducao foi alcancada, 80% - 99%, com as densidades de 9,4 e 12,9 (mA/cm2).


0 10 20 30 40 50 60 0

20

40

60

80

100

% D

QO

(R

eduç

ão)

Tempo(min)

2,58 mA.cm -2

4,31 mA.cm -2

6,46 mA.cm -2

9,47 mA.cm -2

12,92 mA.cm -2

Figura 5.2: Efeito da densidade de corrente na eficiencia de reducao da DQOem funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]= 1 g/l, Anodosde Al, 6 eletrodos, de= 5 mm.

Ja para a densidade de corrente de 2,5 mA/cm2 a reducao conseguida foi

somente 40%.

0 10 20 30 40 50 60 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% T

urbi

dez

(red

ução

)

Tempo (min)

2,5 mA/cm 2

4,3 mA/cm 2

6,4 mA/cm 2

9,4 mA/cm 2

12,9 mA/cm 2

Figura 5.3: Efeito da densidade de corrente na eficiencia de reducao da turbidezem funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]= 1 g/l, anodosde Al, 4 eletrodos, de= 5 mm.

As mudancas da turbidez da solucao usando 6 eletrodos na celula, sao


mostradas na figura 5.4. O comportamento com relacao a densidade de corrente

e similar a reducao de DQO. Este tipo de comportamento ja foi descrito por

trabalhos anteriores.

Holt et al. [70] obtiveram um perfil esperado da turbidez em processos

convencionais de coagulacao, onde se identificam tres fases: a primeira denom-

inada fase lag - onde pouca ou nenhuma turbidez e removida; em seguida a

fase reativa - onde ha a reducao de aproximadamente 95% da turbidez; e por

ultimo a estacionaria - onde nao ha mais alteracoes significativas no seu valor.

Dimoglo et al. [29] verificou que um aumento na densidade de corrente

de 5 para 15 mA/cm2 aumentou em 14% a reducao da turbidez.

0 10 20 30 40 50 60 0

20

40

60

80

100

% T

urbi

dez

(red

ução

)

Tempo (min)

2,5 mA.cm -2

4,3 mA.cm -2

6,4 mA.cm -2

9,4 mA.cm -2

12,9 mA.cm -2

Figura 5.4: Efeito da densidade de corrente na eficiencia de reducao da turbidezem funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]= 1 g/l, Anodosde Al 6 eletrodos, de= 5 mm.

A partir da analise das figuras 5.1 ate 5.4 pode-se concluir que maiores

remocoes em um tempo menor sao conseguida com as densidades de corrente

mais altas, (12,2 mA/cm2 e 9,4 mA/cm2) e com o uso de 6 eletrodos no sistema.

Neste trabalho foi proposto a densidade de 9,4 mA/cm2 ja que tem um efeito

muito similar a 12,2 mA/cm2, porem com menor consumo de energia, ver

tabela 5.4.

5.1.2Anodos de Ferro

Na tabela 5.3 e apresentado o resumo dos dados obtidos em 60 minutos

de operacao, trabalhando com anodos de ferro.


Tabela 5.3: Resumo de experiencias com eletrodos de ferro, avaliando o efeitoda densidade de corrente na eficiencia da reducao da DQO e turbidez

Experimento Numero de Dens. de Corr. %Reducao %Reducaoeletrodos mA/cm2 DQO Turbidez

1b 4 2,5 25,0 59,12b 4 4,3 35,7 86,83b 4 6,4 75,7 87,74b 4 9,4 98,1 94,05b 4 12,9 98,2 95,516b 6 2,5 62,6 52,217b 6 4,3 96,9 92,018b 6 6,4 97,9 93,819b 6 9,4 98,2 98,520b 6 12,9 98,8 79,8

O efeito da densidade de corrente na reducao da DQO usando 2 anodos

de ferro, pode ser visto na figura 5.5. O comportamento e similar ao dos anodos

de alumınio, ou seja, a densidade de corrente afeta diretamente a cinetica do

processo. Assim, para densidades de corrente de 12,9 e 9,4 (mA/cm2) remocoes

superiores a 90% sao obtidas em 30 e 40 minutos; ja para densidades menores

6,4; 4,3 e 2,5 (mA/cm2), a eficiencia de reducao foi 76%, 36% e 25% para 60

minutos de operacao.

0 10 20 30 40 50 60 0

20

40

60

80

100

% D

QO

(R

eduç

ão)

Tempo (min)

2,58 mA/cm 2

4,31 mA/cm 2

6,46 mA/cm 2

9,47 mA/cm 2

12,92 mA/cm 2

Figura 5.5: Efeito da densidade de corrente na eficiencia de reducao da DQOem funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]= 1 g/l, anodosde ferro, 4 eletrodos, de = 5 mm


Ja para o uso de 3 anodos, obtem-se uma melhora apreciavel na cinetica

da reducao da DQO, comparado com o uso de 2 anodos de ferro. Isto e

mostrado na figura 5.6, onde as remocoes sao em torno de 98% para tempos

de 20, 30, 40, e 50 minutos nas densidades de 12,9; 9,4; 6,4 e 4,3 (mA/cm2).

Para a densidade de 2,5 mA/cm2 se obtem eficiencia de 60% em um tempo de

60 minutos.

0 10 20 30 40 50 60 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% D

QO

(R

eduç

ão)

Tempo (min)

2,5 mA/cm 2

4,3 mA/cm 2

6,4 mA/cm 2

9,4 mA/cm 2

1,9 mA/cm 2

Figura 5.6: Efeito da densidade de corrente na eficiencia de reducao da DQOem funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [oleo]= 1,5 g/l; [NaCl]= 1 g/l; anodosde ferro, 6 eletrodos; de= 5 mm.

O comportamento na eficiencia de reducao da turbidez e apresentado na

figura 5.7 (2 anodos de Fe ou 4 eletrodos na celula). Para as densidades de

corrente superiores a 2,5 mA/cm2 as curvas apresentam um mesmo padrao

de comportamento, obtendo uma reducao em torno de 70% nos primeiros

30 minutos e valores superiores a 85% em 60 minutos de operacao. Para a

densidade de 2,5 mA/cm2, a eficiencia maxima de reducao foi de 70% em 50

minutos de experiencia.

Na figura 5.8 mostra-se o efeito da densidade de corrente na eficiencia

de reducao da turbidez (com o uso de 6 eletrodos no sistema). Observa-se um

aumento na turbidez depois dos 50 minutos, ocorrido provavelmente por um

excesso na producao de hidroxido de ferro. A menor eficiencia na reducao da

turbidez (60%) e obtida com uma densidade de 2,5 mA/cm2, em 50 minutos,

e remocoes superiores a 90% nos primeiros 40 minutos, com as densidades

maiores a 2,5 mA/cm2.


0 10 20 30 40 50 60 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% T

urbi

dez

(red

ução

)

Tempo (min)

2,58 mA/cm 2

4,31 mA/cm 2

6,46 mA/cm 2

9,47 mA/cm 2

12,92 mA/cm 2

Figura 5.7: Efeito da Densidade de corrente na eficiencia de reducao daTurbidez em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]= 1g/l, Anodos de ferro, 4 eletrodos, de= 5 mm.

0 10 20 30 40 50 60 0

20

40

60

80

100

% T

urbi

dez

(red

ução

)

Tempo (min)

2,5 mA/cm 2

4,3 mA/cm 2

6,4 mA/cm 2

9,4 mA/cm 2

12,9 mA/cm 2

Figura 5.8: Efeito da densidade de corrente na eficiencia de reducao da turbidezem funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [oleo]= 1,5 g/l; [NaCl]= 1 g/l; Anodosde ferro; 6 eletrodos; de= 5 mm.


A partir da analise das figuras 5.5 ate 5.8, e avaliando as eficiencia de

reducao da DQO, e da turbidez, alem do consumo de energia (tabela 5.5), foi

proposto a densidade de 9,4 mA/cm2 como o melhor parametro de operacao.

Assim pode-se concluir que, para ambos os materiais, a densidade de

corrente e numero de eletrodos no sistema, exibem um forte efeito na eletro-

coagulacao, principalmente na cinetica da reducao dos parametros avaliados.

Quanto maior a densidade de corrente e quantidade de eletrodos no sistema,

menor o tempo de tratamento, devido ao fato de que com maior densidade

de corrente eletrica a dissolucao dos anodos aumenta, produzindo maior quan-

tidade de precipitados para a remocao de poluentes. Alem disso, a taxa de

geracao de bolhas aumenta e o tamanho das bolhas diminui. Tais efeitos sao

favoraveis para a desestabilizacao da emulsao.

5.2Consumo de Energia

Para se obter a reducao maxima da DQO e turbidez, e necessario

consumir certa quantidade de energia eletrica durante certo tempo. Alguns

autores tem relacionado o aumento do consumo de energia com o tempo de

residencia do efluente, ou seja, quanto maior o tempo de eletrolise, maior sera

o consumo de energia, sendo que esta relacao e praticamente linear. Segundo

Kobya et al. [30], um aumento de 25 mA/cm2 para 300 mA/cm2 na densidade

de corrente eleva o consumo de energia de 1,5 kWh/m3 para 41 kWh/m3 e

o consumo do eletrodo de 0,2 kg.Al/m3 para 1,6 kg.Al/m3. No trabalho de

Hosny [75], foi verificado que o consumo de energia muda de 4.25 kWh/m3

para 2.66 kWh/m3, sem e com o uso de cloreto de sodio como eletrolito

de suporte. Asselin et al. [76] determinou o consumo de energia para um

sistema monopolar, sendo 1.72 kWh/m3 para o caso de eletrodos de ferro

e 1.99 kWh/m3 para eletrodos de alumınio, trabalhando com 1 A de corrente.

Na tabela 5.4 e apresentado o consumo de energia eletrica para 60

minutos de operacao, trabalhando com anodos de alumınio nas diferentes

densidade de corrente testadas. E apreciavel o maior consumo de energia no

sistema com 6 eletrodos comparado ao de 4 eletrodos, sendo o aumento em

torno de 85%.

Na tabela 5.5, e apresentado o consumo de energia eletrica para 60

minutos de operacao, trabalhando com anodos de ferro. Nota-se tambem que

com o aumento da densidade de corrente eletrica, cresce o consumo de energia.

Este crescimento e maior quando o sistema opera com 6 eletrodos (em torno

de 65%). Isto e esperado, ja que para obter a mesma densidade de corrente

eletrica o requerimento de energia e maior no caso do uso de 6 eletrodos no


Tabela 5.4: Consumo de energia usando anodos de alumınio, t= 60 min,de = 5mm

Numero de Dens. de Corr. Amperagem Voltagem Consumo de Energiaeletrodos mA/cm2 (A) (V) kWh/m3

4 2,5 1,2 1,4 0,334 4,3 2 1,28 0,54 6,4 3 2,5 1,474 9,4 4,4 3,4 2,934 12,9 6 4,2 4,946 2,5 2 1,6 0,636 4,3 3,4 1,4 0,936 6,4 5 2,6 2,556 9,4 7,3 3,4 4,876 12,9 10 5 9,8

sistema, para ambos materiais. Nota-se que o consumo de energia eletrica e

maior quando anodos de ferro sao usados.

5.3Efeito da distancia dos eletrodos

A eficiencia do processo de eletrocoagulacao pode ser afetada tanto pelo

arranjo dos eletrodos no interior da celula, quanto pela distancia entre eles. Os

eletrodos precisam de uma distancia mınima para a prevencao de um contato

fısico entre eles.

A seguir e apresentada uma avaliacao deste parametro no processo.


Na tabela 5.6, apresenta-se o resumo das experiencias com anodos de

alumınio em 60 minutos de operacao.

Pode-se observar pela analise da figura 5.9, que nao houve efeito algum

da distancia entre os eletrodos na eficiencia de reducao da DQO, uma vez que

o comportamento e muito similar para todos os casos de afastamento entre

eletrodos (faixa de 5 ate 25 mm e 4 eletrodos na celula), o que ja foi observado

por Den & Huang [77]. Nota-se, que reducoes em torno de 90% sao conseguidas

em 30 minutos de operacao, para todos os casos.

No caso de 6 eletrodos, o efeito da distancia na eficiencia de reducao

tambem nao e perceptıvel, figura 5.10. Porem, observa-se que a cinetica

da remocao e influenciada comparada com o uso de 4 eletrodos, pois altas


Tabela 5.5: Consumo de energia usando anodos de Fe, nas distintas densidades;em 60 min de operacao.

Numero de Dens. de Corr. Amperagem Voltagem Consumo de Energiaeletrodos mA/cm2 (A) (V) kWh/m3

4 2,58 1,2 1,8 0,424 4,39 2 2,2 0,864 6,46 3 3,4 2,074 9,4 4,4 4,8 4,144 12,9 6 4,95 5,826 2,5 2 1,8 0,716 4,3 3,4 2,3 1,536 6,4 5 3,1 3,046 9,4 7,3 3,9 5,586 12,9 10 5,6 10,98

Tabela 5.6: Experiencias com anodos de Al avaliando a distancia entre oseletrodos

Experimento Numero de Distancia entre %Reducao %Reducaoeletrodos eletrodos (mm) DQO Turbidez

6a 4 5 98,6 98,37a 4 10 98,8 99,38a 4 15 98,6 97,49a 4 20 98,9 98,910a 4 25 98,8 98,721a 6 5 98,1 91,922a 6 10 99,4 98,923a 6 15 99,7 97,824a 6 20 99,4 99,525a 6 25 98,8 98,6


10 20 30 40 50 60 0

20

40

60

80

100

% D

QO

(R

eduç

ão)

Tempo (min)

5 mm 10 mm 15 mm 20 mm 25 mm

Figura 5.9: Efeito da distancia dos eletrodos na eficiencia de reducao da DQOem funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]= 1 g/l, 4eletrodos de Al, δ= 9,4 mA/cm2

eficiencias de reducao da DQO sao obtidas (em torno de 90%) em 20 minutos

para toda a faixa de distanciamento dos eletrodos.

0 10 20 30 40 50 60

0

20

40

60

80

100

% D

QO

(R

eduç

ão)

Tempo (min)

5 mm 10 mm 15 mm 20 mm 25 mm

Figura 5.10: Efeito da distancia dos eletrodos na eficiencia de reducao da DQOem funcao do tempo; [surfatante]= 1 g/l, [oleo]=1,5 g/l, [NaCl]= 1 g/l, Anodosde Al, 6 eletrodos, δ= 9,4 mA/cm2 .

Pode-se ver na figura 5.11 o comportamento das curvas da eficiencia de


reducao da turbidez similar ao caso da reducao de DQO. Nao e possıvel verificar

um efeito no afastamento dos eletrodos. Alem disso, nota-se que reducoes

superiores a 80% da turbidez sao conseguidas em 30 minutos de trabalho para

todos os casos de afastamento dos eletrodos.

0 10 20 30 40 50 60 0

20

40

60

80

100

% T

urbi

dez

(red

ução

)

Tempo (min)

5 mm 10 mm 15 mm 20 mm 25 mm

Figura 5.11: Efeito da distancia dos eletrodos na eficiencia de reducao daturbidez em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]=1 g/l, anodos de Al, 4 eletrodos, δ= 9,4 mA/cm2

O feito da distancia entre os eletrodos na eficiencia de reducao da turbidez

e mostrado na figura 5.12, sem nenhum efeito significativo apreciavel. Ao

mesmo tempo, observam-se reducoes em torno de 80% nos primeiros 20 minutos

em todos os casos de afastamento dos eletrodos.


Na tabela 5.7, apresenta-se os dados obtidos depois de 60 minutos de

operacao validando o afastamento dos eletrodos usando anodos de ferro.

Da mesma maneira observada nos anodos de alumınio, o efeito da

distancia entre os eletrodos (2 anodos de ferro) nao e apreciavel na eficiencia

de reducao da DQO, figura 5.13. Alem disso, o tempo necessario para obter

reducoes da DQO em torno de 90%, e 40 minutos em toda a faixa de

afastamento.

No caso do uso de tres anodos de ferro ou 6 eletrodos no sistema, os

resultados sao similares aos anteriores. Na reducao da DQO independente-

mente do numero de eletrodos usados e tipo de material, nao e possıvel obser-


0 10 20 30 40 50 60

0

20

40

60

80

100

% T

urbi

dez

(red

ução

)

Tempo (min)

5 mm 10 mm 15 mm 20 mm 25 mm

Figura 5.12: Efeito da distancia dos eletrodos na eficiencia de reducao daturbidez em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]=1 g/l, anodos de Al; 6 eletrodos, δ= 9,4 mA/cm2.

Tabela 5.7: Resumo de experiencias com eletrodos de Fe avaliando a distanciaentre os eletrodos

Experimento Numero de Distancia entre %Reducao %Reducaoeletrodos eletrodos (mm) DQO Turbidez

6b 4 5 98,1 94,07b 4 10 97,9 87,08b 4 15 97,0 86,69b 4 20 98,5 95,610b 4 25 97,6 93,221b 6 5 98,2 98,522b 6 10 99,1 93,423b 6 15 98,8 94,434b 6 20 98,1 90,125b 6 25 98,2 98,9


0 10 20 30 40 50 60 0

20

40

60

80

100

% D

QO

(R

eduç

ão)

Tempo (min)

5 mm 10 mm 15 mm 20 mm 25 mm

Figura 5.13: Efeito da distancia dos eletrodos na eficiencia de reducao da DQOem funcao do tempo:[surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]= 1 g/l, anodosde ferro 4 eletrodos ; δ= 9,4 mA/cm2

var efeito significativo de afastamento dos eletrodos na eficiencia da remocao,

figura 5.14. Comparado com o uso de 4 eletrodos nota-se uma diminuicao no

tempo necessario para alcancar maximas reducoes da DQO (em torno de 98%),

sendo de 30 minutos.

Ja para o caso da reducao da turbidez com 2 anodos de ferro, podemos

observar que se trata de um processo mais complexo (nota-se a dispersao dos

dados), figura 5.15, isto pode ser explicado pela coloracao dos ıons Fe(II) e

Fe(III) gerados eletroliticamente, que sao necessarios para a remocao de oleo

afetando assim a eficiencia de reducao da turbidez.

Analisando o efeito do uso de mais 2 eletrodos no sistema (6 eletrodos)

para a reducao da turbidez, e observado acrescimos e decrescimos deste

parametro na faixa estudada, isto e visto na figura 5.16. Nota-se tambem que

e conseguido reducoes em torno de 95% em 30 minutos de operacao.

Baseado nos resultados anteriores, pode-se concluir que o afastamento dos

eletrodos nao teve influencia na eficiencia de reducao das variaveis analisadas;

discordando com Xu - Zhu & Mordirshahla [22, 78], que afirmaram que com

o maior afastamento dos eletrodos, ocorreu uma diminuicao da remocao de

poluentes, devido as menores interacoes entre as especies. No trabalho de

Gutierrez conclui-se que o afastamento dos eletrodos influencia no consumo

de energia, mas nao mostra um grande efeito na eficiencia de remocao de oleo,

devido ao desenho dos eletrodos e a boa agitacao na celula [74].


0 10 20 30 40 50 60 0

20

40

60

80

100

% D

QO

(R

eduç

ão)

Tempo (min)

5 mm 10 mm 15 mm 20 mm 25 mm

Figura 5.14: Efeito da distancia dos eletrodos na eficiencia de reducao da DQOem funcao do tempo:[surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]=1 g/l; Anodosde ferro, 6 eletrodos, δ= 9,4 mA/cm2

0 10 20 30 40 50 60 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% T

urbi

dez

(red

ução

)

Tempo (min)

5 mm 10 mm 15 mm 20 mm 25 mm

Figura 5.15: Efeito da distancia dos eletrodos(Fe) na eficiencia de reducao daturbidez em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]=1g/l, anodos de Fe, 4 eletrodos, δ= 9,4 mA/cm2


0 10 20 30 40 50 60

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

% T

urbi

dez

(red

ução

)

Tempo (min)

5 mm 10 mm 15 mm 20 mm 25 mm

Figura 5.16: Efeito da distancia dos eletrodos na eficiencia de reducao daturbidez em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [oleo]= 1,5 g/l, [NaCl]=1g/l, Anodos de ferro; 6 eletrodos, δ= 9,4 mA/cm2

5.3.3Efeito da distancia entre os eletrodos no consumo de energia

O efeito do afastamento dos eletrodos no consumo de energia tambem foi

avaliado para cada material. Na figura 5.17 apresenta-se o efeito do afastamento

dos eletrodos (anodos de Al) no consumo de energia. Quanto maior a distancia,

maior o consumo de energia. O mesmo acontece quando e usado anodos de

ferro, isto e, representado na figura 5.18.

Neste trabalho nao se encontrou efeito da distancia entre os eletrodos,

para os dois tipos de material na eficiencia da remocao, mas sim no consumo

de energia.

Sendo 5 mm e 10 mm as separacoes que apresentam menor consumo de

energia. Foi escolhida a separacao de 10 mm como o melhor parametro, por

apresentar menor dificuldade no montagem dos eletrodos e maior facilidade no

controle do processo.

5.4Efeito da concentracao inicial de oleo

O efeito da concentracao inicial de oleo foi avaliado em outras pesquisas.

Segundo Hosny [75] o aumento da concentracao (500 - 2000 mg/l) melhora a

porcentagem de remocao de oleo depois de 40 minutos, sendo: 55%, 65% e 70%


0 10 20 30 40 50 60 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Con

sum

o de

ene

gía

- kW

.h/m

3

Tempo (min)

5 mm 10 mm 15 mm 20 mm 25 mm

Figura 5.17: Distancia entre os eletrodos versus consumo de energia ;[surfa-tante]=1g/l; [oleo]= 1,5 g/l; [NaCl]= 1 g/l; Anodos de alumınio; 6 eletrodos ;δ= 9,4 mA/cm2

0 10 20 30 40 50 60 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Con

sum

o de

ene

rgía

- k

W.h

/m 3

Tempo (min)

5 mm 10 mm 15 mm 20 mm 25 mm

Figura 5.18: Distancia entre os eletrodos versus consumo de energia ;[surfa-tante]=1g/l; [oleo]= 1,5 g/l; [NaCl]=1 g/l; Anodos de ferro; 6 eletrodos ; δ =9,4 mA/cm2


Tabela 5.8: Resumo de experiencias eletrodos de Al avaliando a Concentracaoinicial do oleo

Experimento Numero Concentracao Inicial %Reducao %Reducaoeletrodos do oleo (g/l) DQO Turbidez

11a 4 1,5 98,8 99,312a 4 3 99,6 99,313a 4 6 98,9 97,814a 4 9 99,9 99,115a 4 10 99,2 97,726a 6 1,5 99,6 98,927a 6 3 99,6 99,628a 6 6 99,7 98,429a 6 9 99,6 97,530a 6 10 99,8 97,9

para as concentracoes inicias de 490, 1050 e 1990 mg/l, respectivamente. Por

outro lado, Canizares et al.[3] observaram menores remocoes da DQO quando

trabalharam com maiores concentracoes de oleo. Ja no trabalho de Gutierrez

mostrou-se que a remocao do oleo e independente da concentracao inicial (na

faixa de 0,5 ate 10 g/l de oleo), ou seja, que o mecanismo de remocao deve ser

independente da concentracao do poluente [74].

Nos seguintes experimentos foram avaliados o efeito da concentracao

inicial de oleo na faixa de 1.5 - 10 g/l, com valores de densidade corrente

constante de 9.4 mA/cm2 e distanciamento dos eletrodos de 10 mm. Os

resultados desses experimentos sao apresentados a seguir.


Na tabela 5.8, dados de reducao da DQO sao indicados depois de 60

minutos de operacao, fazendo uso de eletrodos de alumınio. Como mostrado na

figura 5.19, usando 4 eletrodos, observa-se que no decorrer da eletrocoagulacao,

a DQO diminui ate atingir um valor mınimo (em torno de 98% de reducao),

o qual se torna constante depois de 30 minutos. O comportamento e similar

para toda a faixa de concentracao de oleo.

No caso do uso de tres anodos de alumınio (ou 6 eletrodos na celula), o

mesmo comportamento e notado, comparado com o uso de dois anodos. Sendo

assim, a concentracao inicial de oleo nao afeta a reducao da DQO, podendo ser

vista na figura 5.20. Porem a cinetica e favorecida neste caso, sendo necessarios

20 minutos para conseguir uma reducao maxima de (99%) da DQO .

Na reducao da turbidez para o caso de 4 eletrodos, o efeito da concen-


0 10 20 30 40 50 60 0

20

40

60

80

100

% D

QO

(R

eduç

ão)

Tempo (min)

1,5 g/l 3 g/l 6 g/l 9 g/l 10 g/l

Figura 5.19: Efeito da concentracao inicial do oleo na eficiencia de reducao daDQO em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [NaCl]= 1 g/l; Anodos de Al;4 eletrodos ; de= 10 mm; δ= 9,4 mA/cm2;

0 10 20 30 40 50 60 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% D

QO

(R

eduç

ão)

Tempo (min)

1,5 g/l 3 g/l 6 g/l 9 g/l 10 g/l

Figura 5.20: Efeito da concentracao inicial do oleo na eficiencia de reducao daDQO em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [NaCl]= 1 g/l; Anodos de Al,6 eletrodos, de= 10 mm, δ= 9,4 mA/cm2


tracao inicial do oleo e apresentado na figura 5.21 a qual mostra comporta-

mentos similares para todas as curvas. Depois de 40 minutos de operacao a

turbidez aparece inalteravel para toda a faixa estudada de concentracao inicial

de oleo.

0 10 20 30 40 50 60 0

20

40

60

80

100

% T

urbi

dez

(red

ução

)

Tempo (min)

1,5 g/l

3 g/l

6 g/l

9 g/l

10 g/l

Figura 5.21: Efeito da concentracao inicial do oleo na eficiencia de reducao daturbidez em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l, [NaCl]= 1 g/l, Anodos deAl; 4 eletrodos, de= 10 mm, δ= 9,4 mA/cm2

Na figura 5.22 e observado um comportamento similar a da figura 5.21

(para o caso de 4 eletrodos) na reducao da turbidez. Portanto, nao se encontrou

nenhuma influencia entre as concentracoes de oleo e a eficiencia da reducao da

turbidez, mas sim na cinetica do processo.

5.4.2Anodos de Fe

Na tabela 5.9, sao apresentados os dados obtidos da DQO e turbidez para

as diferentes concentracoes iniciais de oleo em 60 minutos de operacao usando

eletrodos de ferro.

Na analise da figura 5.23, usando dois anodos de ferro, o comportamento

das curvas de reducao da DQO para toda a faixa de concentracao de oleo

estudada foram similares, indicando que este parametro nao tem influencia na

remocao do oleo. Alem disso, o tempo requerido para obter a maxima reducao

da DQO (em torno de 98%) foi de 40 minutos.

Para o uso de dois e tres anodos de ferro, o comportamento e similar,

sendo que a concentracao inicial do oleo nao influencia na reducao DQO,


0 10 20 30 40 50 60 0

20

40

60

80

100

% T

urbi

dez

(red

ução

)

Tempo (min)

1,5 g/l 3 g/l 6 g/l 9 g/l 10 g/l

Figura 5.22: Efeito da concentracao inicial do oleo na eficiencia de reducao daturbidez em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [NaCl]= 1 g/l; Anodos deAl; 6 eletrodos ; de= 10 mm, δ= 9,4 mA/cm2

Tabela 5.9: Resumo de experiencias eletrodos de Fe avaliando a concentracaoinicial do oleo

Experimento Numero Concentracao Inicial %Reducao %Reducaoeletrodos do oleo (g/l) DQO Turbidez

11b 4 1,5 97,9 87,012b 4 3 99,1 97,713b 4 6 98,6 94,314b 4 9 99,03 88,755b 4 10 99,3 96,826b 6 1,5 99,1 93,427b 6 3 98,9 98,028b 6 6 99,7 99,229b 6 9 99,7 79,030b 6 10 99,1 98,6


0 10 20 30 40 50 60 0

20

40

60

80

100

% D

QO

(R

eduç

ão)

Tempo (min)

1,5 g/l

3 g/l 6 g/l

9 g/l 10 g/l

Figura 5.23: Efeito da concentracao inicial de oleo na eficiencia de reducao daDQO em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [NaCl]= 1 g/l; 4 eletrodos ;de= 10 mm; δ= 9,4 mA/cm2

figura 5.24. Nota-se que nos primeiros 20 minutos consegue-se obter a maxima

reducao da DQO (98%) independentemente da concentracao inicial de oleo.

0 10 20 30 40 50 60 0

20

40

60

80

100

% D

QO

(R

eduç

ão)

Tempo (min)

1,5 g/l

3 g/l

6 g/l

9 g/l

10 g/l

Figura 5.24: Efeito da concentracao inicial de oleo na eficiencia de reducao daDQO em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [NaCl]= 1 g/l; Anodos de Fe;6 eletrodos ; de= 10 mm; δ= 9,4 mA/cm2

O aumento e diminuicao na reducao da turbidez (figura 5.25) usando


2 anodos de ferro como foi observado e avaliando nos parametros anteriores.

Este comportamento e caracterıstico quando usa esse tipo de material como

anodo. Ainda assim conseguem-se reducoes em torno de 90% nos primeiros 20

minutos.

0 10 20 30 40 50 60 0

20

40

60

80

100

% T

urbi

dez

(red

ução

)

Tempo (min)

1,5 gl

3 gl

6 gl

9 gl

10 gl

Figura 5.25: Efeito da concentracao inicial de oleo na eficiencia de reducao daTurbidez em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [NaCl]= 1 g/l; 4 eletrodos; de= 10 mm; δ= 9,4 mA/cm2 (Fe)

Na figura 5.26 e apresentado o efeito da concentracao inicial do oleo

na reducao da turbidez, para 6 eletrodos. Nota-se que este parametro nao

influencia na eficiencia de remocao. E apreciavel tambem aumento e diminuicao

da turbidez, devido a presenca de ıons de ferro (de cor verde ou amarela) na

solucao. A maior eficiencia de remocao foi conseguida aos 30 minutos, sendo

em torno de 90%.

5.5Efeito da densidade de corrente eletrica na mudanca de pH

A importancia do pH na reducao da DQO e da turbidez ja foi apreciada

por Kobya et al. [30], na qual altas reducoes da DQO foram conseguidas em

meio acido para ambos tipos de eletrodos (Al e Fe). Assim, para altas reducoes

da turbidez, o meio acido e preferıvel para o alumınio, e meio neutro para o

ferro. O aumento significativo do valor do pH e atribuıdo a geracao dos ıons

OH− durante a etapa de reducao da agua. Embora estes ıons tambem sejam

usados na formacao do agente coagulante, a quantidade remanescente conduz

ao aumento do valor do pH. Isto e observado em muitos trabalhos, tais como


0 10 20 30 40 50 60 0

20

40

60

80

100

% T

urbi

dez

(red

ução

)

Tempo (min)

1,5 g/l

3 g/l

6 g/l

9 g//l

10 gl

Figura 5.26: Efeito da concentracao inicial de oleo na eficiencia de reducao daturbidez em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [NaCl]= 1 g/l; 6 eletrodos; de= 10 mm; δ= 9,4 mA/cm2 (Fe)

Kobia et al. [30], Chen et al. [19], Angelis et al. [27]. As experiencias foram

feitas com um pH inicial em torno de 8-9 correspondente ao pH natural da

emulsao.


Na tabela 5.10, apresenta-se os dados obtidos do pH nas diferentes

densidades de corrente testadas em 60 minutos de operacao. O comportamento

do pH versus diferentes densidades de corrente sao apresentadas na figura 5.27.

Nota-se um ligeiro aumento no pH (pH inicial na faixa de 8 - 8,5 e pH final

8,7 - 9,4). Isto quer dizer que a mudanca de pH nao e muito significativa.

Quando sao usados tres anodos de alumınio, e possıvel notar que ha um

maior aumento no pH que no caso de uso de dois, sendo o pH final 10,4 e 10

para as densidades de corrente 12,9 e 9,4 mA/cm2 (figura 5.28) e em torno de

9,5 para as densidades de corrente 2,5; 4,3 e 6,4 mA/cm2.

A resposta inversa do pH com o tempo (sucessivas mudancas) obtida e

caracterıstica dos processos complexos; estas estranhas mudancas no pH foi

explicado por Canizares et al. [3], na qual relacionam a ocorrencia simultanea

de reacoes quımicas e eletroquımicas na celula, assim a reducao catodica da

agua faz o pH aumentar, enquanto a formacao das diferentes especies de

alumınio, como exemplo hidroxido de alumınio, faz o pH diminuir.


Tabela 5.10: Comportamento do pH para as diferentes densidades de corrente(eletrodos de Alumınio)

Experimento Numero Densidade de Corrente pH pHeletrodos mA/cm2 Inicial Final

1a 4 2,5 8,3 9,22a 4 4,3 8,4 9,43a 4 6,4 8,0 9,24a 4 9,4 8,14 8,75a 4 12,9 8,5 8,716a 6 2,5 8,8 9,717a 6 4,3 8,4 9,718a 6 6,4 8,6 9,819a 6 9,4 8,3 10,420a 6 12,9 8,9 10,3

0 10 20 30 40 50 60

8

9

pH

Tempo (min)

2,58 mA.cm -2

4,31 mA.cm -2

6,46 mA.cm -2

9,47 mA.cm -2

12,92 mA.cm -2

Figura 5.27: Comportamento de pH em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l;[NaCl]= 1 g/l, Anodos de Al, 4 eletrodos, de= 5 mm.


0 10 20 30 40 50 60 8

9

10

pH

Tempo (min)

2,58 mA.cm -2

4,31 mA.cm -2

6,46 mA.cm -2

9,47 mA.cm -2

12,92 mA.cm -2

Figura 5.28: Comportamento de pH em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l;[NaCl]= 1 g/l; Anodo de Al; 6 eletrodos ; de= 5 mm; δ= 9,4 mA/cm2.


Na tabela 5.11, apresenta os dados obtidos das mudancas do pH nas

diferentes densidades de corrente testadas depois de 60 minutos de operacao,

usando eletrodos de ferro.

Apresenta-se na figura 5.29, a mudanca do pH para o caso do uso de 2

anodos de ferro. Iniciando com um pH de 9 se obtem um pH final na faixa de

10,6 - 11,4.

Com o uso de mais um anodo de ferro, a mudanca do pH e apresentado

na figura 5.30, mostra um comportamento muito similar ao caso anterior, pois

se tem um ligeiro aumento de pH, o qual iniciou-se em torno de 9,5 ate proximo

de 11.

Fazendo uma analise para os dois tipos de materiais de eletrodos usados,

com respeito a mudanca de pH, pode-se dizer que no caso de alumınio, a

mudanca e menor comparada a de ferro. No primeiro caso, a mudanca e

somente de 1 ponto de pH e 2 pontos de pH para o caso de ferro.

Ao se comparar os resultados obtidos com os da literatura, nota-se que

eles se comportam de maneira prevista, pois, conforme ja citado na revisao

bibliografica, para eletrodo de alumınio, sempre ha um aumento do pH final

em relacao ao inicial. Ja para o ferro, a mudanca de pH e ligeiramente maior

quando usado anodos de alumınio.

A pequena mudanca no pH no processo de eletrocoagulacao e benefico


Tabela 5.11: Comportamento do pH para as diferentes densidades de correnteusando anodos de ferro

Experimento Numero Densidade de Corrente pH pHeletrodos mA/cm2 Inicial Final

1b 4 2,5 8,7 11,12b 4 4,3 9,1 11,33b 4 6,4 9,1 10,64b 4 9,4 9,1 11,05b 4 12,9 9,1 11,116b 6 2,5 9,2 10,717b 6 4,3 9,3 10,718b 6 6,4 9,4 10,919b 6 9,4 9,5 10,720b 6 12,9 9,6 11,1

0 10 20 30 40 50 60

9

10

11

12

pH

Tempo (min)

2,59 mA.cm -2

4,39 mA.cm -2

6,46 mA.cm -2

9,43 mA.cm -2

12,92 mA.cm -2

Figura 5.29: Comportamento de pH em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l;[NaCl]= 1 g/l; Anodo de Ferro; 4 eletrodos ; de= 5 mm; δ= 9,4 mA/cm2


0 10 20 30 40 50 60

9

10

11

12

pH

Tempo (min)

2,58 mA.cm -2

4,39 mA.cm -2

6,46 mA.cm -2

9,43 mA.cm -2

12,92 mA.cm -2

Figura 5.30: Comportamento de pH em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l;[NaCl]= 1 g/l; Anodos de Ferro; 6 eletrodos ; de= 5 mm; δ= 9,4 mA/cm2

no tratamento de efluentes, ja que nao precisa de reagentes adicionais para

controlar este parametro.

5.6

Efeito da relacao Area-Volume, SA/V

Segundo Bastos [79], o aumento da area superficial do eletrodo promove

uma diminuicao da resistencia ohmica entre solucao e eletrodo. Portanto o

ideal e trabalhar com as maiores areas superficiais de eletrodos, pois pode-se

trabalhar com menores potenciais para obter a corrente desejada, ja que a

resistencia total sera menor levando a um menor gasto de energia.

Pode-se dizer que um aumento na quantidade de eletrodos presentes no

sistema (maior SA/V) produzira uma melhora na reducao da DQO e turbidez,

pois e esperada maior quantidade de alumınio ou ferro dissolvido, alem disso,

tem-se maior geracao de bolhas de oxigenio e hidrogenio, os quais favorecem a

remocao da carga organica.


Na tabela 5.12, sao apresentados os resultados obtidos mudando a

quantidade dos eletrodos na celula eletrolıtica.

Na tabela 5.13, apresenta-se a quantidade de metal dissolvido nas dis-

tintas relacoes de SA/V testadas. O consumo de alumınio aumenta em 67%


Tabela 5.12: Resumo de experiencias com eletrodos de Al, avaliando a relacaoSA/V para 60 minutos de operacao

Experimento Numero SA/V %Reducao %Reducaoeletrodos (m2/m3) DQO Turbidez

31a 2 6,1 1,26 30,811a 4 18,2 98,62 97,8122a 6 30,4 99,62 98,94

Tabela 5.13: Alumınio dissolvido em 30 minutos de operacao comparado coma relacao SA/V.

Numeros SA/V Amperagem Aleletrodos (m2/m3) (A) Dissolvido

2 6,1 1,46 0,244 18,2 4,4 0,736 30,4 7,3 1,22

Tabela 5.14: Resumo de experiencias com eletrodos de Fe avaliando a RelacaoSA/V em 60 minutos de operacao

Experimento Numero de SA/V %Reducao %Reducaoeletrodos (m2/m3) DQO Turbidez

31b 2 6,1 0,09 15,811b 4 18,2 97,9 87,022b 6 30,4 99,1 93,4

quando se utiliza 6 eletrodos, comparado com 4 eletrodos.

Na figura 5.31, pode-se ver a influencia da relacao SA/V na reducao da

DQO, utilizando dois eletrodos (6 m2/m3), onde a reducao e menor que 1,3%.

Para o uso de 4 eletrodos (18,2 m2/m3) alcanca-se uma reducao superior a 95%

em 30 minutos de operacao. Finalmente para 6 eletrodos (30,35 m2/m3) no

sistema, consegue-se alcancar remocoes acima de 90% somente em 20 minutos

de operacao.


A tabela 5.14 e feita com os resultados obtidos das remocoes, mudando

a quantidade de eletrodos no sistema.

Fazendo uma analise na tabela 5.15 pode-se dizer que, o uso de 6 eletrodos

leva a uma maior dissolucao de material, sendo em torno de 70% comparado


0 10 20 30 40 50 60

0

20

40

60

80

100

2 eletr.(DQO) 2 eletr.(Turb) 4 eletr. (DQO) 4 eltr. (Turb) 6 eletr. (DQO) 6 eletr. (Turb)

Tempo (min)

% R

eduç

ão (

DQ

O)

0

20

40

60

80

100

% R

edução (Turbidez)

Figura 5.31: Efeito da relacao SA/V na eficiencia de reducao da DQO e turbidezem funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [NaCl]= 1 g/l; de= 10 mm; δ= 9,4mA/cm2; Anodos de Al

Tabela 5.15: Ferro dissolvido para as distintas relacoes de SA/V testadas

Numero de SA/V Amperagem Feeletrodos (m2/m3) (A) Dissolvido

2 6,1 1,46 0,764 18,2 4,4 2,296 30,4 7,3 3,91

com o uso de 4 eletrodos.

Para o caso do uso de anodos de ferro o efeito da relacao SA/V e indicado

na figura 5.32, pode-se notar que para o caso de 2 eletrodos nao se tem reducao

significativa da DQO em 60 minutos de operacao. Para o caso de 4 eletrodos

na celula tem se a maxima reducao em 40 minutos de operacao. E finalmente

com 6 eletrodos no sistema obtem-se a maxima reducao (95%) em 30 minutos.

E notado que o efeito deste parametro e maior na reducao da DQO que

na turbidez. Assim, obtem-se reducoes da turbidez de 15% e 30% para ferro

e alumınio, inclusive com o uso de 2 eletrodos no sistema e nenhuma reducao

da DQO.

Logo, pode-se concluir que, baseado nos resultados apresentados nas

figura 5.31 e 5.32, o aumento do numero de eletrodos gera um aumento da

concentracao de alumınio ou ferro no sistema, consequentemente favorecendo

a remocao de oleo e cinetica do processo.


0 10 20 30 40 50 60 0

20

40

60

80

100

2 eletr. (DQO) 2 eletr. (TURB) 4 eletr. (DQO) 4 eletr. (TURB) 6 eletr. (DQO) 6 eletr. (TURB)

Tempo (min)

% R

eduç

ão (

DQ

O)

0

20

40

60

80

100

% R

edução (Turbidez)

Figura 5.32: Efeito da Relacao SA/V na eficiencia de reducao da DQO eturbidez em funcao do tempo: [surfatante]= 1 g/l; [NaCl]= 1 g/l; de= 10 mm;δ= 9,4 mA/cm2; Anodos de ferro

5.7Consumo de Eletrodos

A heterogeneidade da emulsao e a formacao de duas fases depois da

desestabilizacao, nao permitem uma medicao exata do total de metal dissolvido

na celula para cada uma das experiencias.

Pablo Canizares et al. [3] fizeram experiencias mostrando que a dissolucao

do alumınio nao e afetada com o conteudo de oleo na solucao, e medicoes mais

exatas podem ser feitas mantendo as mesmas condicoes de operacao (NaCl,

pH ), mas sem a presenca de oleo.

Neste trabalho fez-se medicoes nestas condicoes (sem a presenca de oleo)

e o valor de metal dissolvido foi obtido pela diferenca de peso dos anodos para

cada tempo.

5.7.1Consumo Teorico

O consumo dos eletrodos foi calculado trabalhando com 7,3 A de corrente

e um tempo de 30 minutos. E preciso especificar que a massa molar do alumınio

e de 27 g/mol, com numero de oxidacao 3. A massa molar do ferro e 56 g/mol,

com numero de oxidacao 2. Fazendo uso da equacao 3-42 para o calculo do

consumo teorico dos eletrodos temos:


Tabela 5.16: Dissolucao teorica dos anodos ate 30 minutos de operacao

Tempo AnodosAl Fe

10 0,41 1,2720 0,82 2,5430 1,22 3,81

1. Para o Anodo de Alumınio:

mel =I.t.M

F.z=

7, 3.1800.27

96500.3= 1, 22g (5-1)

2. Para o Anodo de Ferro:

mel =I.t.M

F.z=

7, 3.1800.56

96500.2= 3, 81g (5-2)

A diferenca entre estes valores refere-se as caracterısticas distintas do

ferro e do alumınio, como a massa molar e a valencia de cada elemento.

5.7.2Consumo Experimental

A dissolucao experimental dos anodos para cada tipo de material, foi

obtida por diferenca de pesos em cada tempo de operacao, os resultados foram:

1. Anodos de Alumınio

Na tabela 5.17, apresenta os dados obtidos do alumınio experimental-

mente com uma densidade de corrente de 9,4 mA/cm2 e distancia de

eletrodo de 10 mm, o total de alumınio dissolvido foi de 1,41 gramas em

30 minutos, o suficiente para conseguir a reducao da DQO e turbidez a

valores superiores de 90%.

2. Anodos de Ferro

No caso do uso de anodos de ferro as quantidades dissolvidas sao

apresentadas na tabela 5.18. Para 30 minutos de operacao o total de

ferro dissolvido foi de 3,78 gramas.


Tabela 5.17: Alumınio dissolvido, medido experimentalmente, ate 30 minutosde operacao

Tempo Anodos Total (mg)1 2 3 -

10 88,2 205,6 192,4 486,220 191,3 371,7 401 96430 276,2 538 594,1 1408,3

Tabela 5.18: Ferro dissolvido ate 30 minutos de operacao para o uso de tresanodos; 9,4 mA/cm2 ,de= 10 mm.

Tempo Anodos Total (mg)

1 2 3 -10 277,3 448,3 543,9 1269,520 577,2 906,4 1053,2 2536,830 797,6 1600,1 1382,4 3780,1

Na figura 5.33, mostra-se o consumo de material no processo da eletrocoag-

ulacao. Note-se que para o caso do ferro ambos os valores reais e teoricos sao

similares, e a eficiencia foi de 99,2%. Ja no caso do alumınio tem-se uma maio

dissolucao, comparado com o valor teorico, pois a eficiencia alcancou 115,6%.

Este valor de dissolucao concorda da dissolucao super faradica do alumınio

(maior que 100% de eficiencia) descrita por Gutierrez [74].

Uma ideia pratica do consumo de eletrodo e obtida ao dividir o valor

encontrado do consumo de eletrodo pelo volume de efluente tratado.

Para Anodo de alumınio:

1,41 gramas/0, 0051m3 = 276,47 mg/l.

Para Anodo de ferro:

3,78 gramas/0, 0051m3 = 741,17 mg/l

Cada 1 litro de efluente tratado nas condicoes experimentais de calculo

consumiu 276,47 mg de eletrodo do alumınio ou 741,17 mg do eletrodo do

ferro.

Deve-se lembrar que grande parte de alumınio e ferro dissolvido no

anodo, sera utilizada para a producao do coagulante, e o restante permanecera

na solucao como uma quantidade residual. Nesta dissertacao nao houve o


0 5 10 15 20 25 30 0

1

2

3

4

Met

al d

isso

lvid

o (g

)

Tempo (min)

Al (real) Fe (real) Al (teórico) Fe (teórico)

Figura 5.33: Consumo do material de anodo

acompanhamento da quantidade destes metais na solucao. Nao ha como

afirmar ou estimar a quantidade final de alumınio e ferro em cada solucao.

5.8Geracao de borra

Junto ao tratamento dos efluentes tem-se a geracao de borras. Aprox-

imadamente os dois tercos (2/3) da borra gerada vai para o topo da celula

e pode ser removida, enquanto que um terco (1/3) e gerada depois da sed-

imentacao. Os componentes das borras incluem solidos suspensos, oleos e

graxas, assim como, os hidroxidos de alumınio/ferro gerados [19].

Kobya et al [72] fizeram uma avaliacao tecnica-economica da eletrocoag-

ulacao. Os resultados mostraram que a quantidade de borra foi em torno de

0.65 - 1 Kg/m3 no caso do ferro e 0.9 - 1.3 kg/m3 no caso de alumınio. Se-

gundo o mesmo autor, em geral mais borra e produzida em sistemas bipolares

em serie que em sistemas monopolar em paralelo. No trabalho de Chen et al

[19] a quantidade de borra foi de 0.108 kg/m3, apos de ser secada por 10 horas

a 105 ◦C e apos, 550 ◦C por 1 hora. A borra gerada em nossas experiencias

foi secada por 48 horas em uma temperatura de 105 ◦C, e obteve os seguintes

pesos: 2,23 Kg/m3 e 2,76 Kg/m3 para alumınio e ferro, respectivamente.

Nas figuras 5.34 e 5.35, sao mostradas as borras geradas no processo

da eletrocoagulacao usando os diferentes tipos de materiais de anodo. Nas

figuras ?? e ?? apresentam-se as borras secas depois de 48 h na temperatura


de 105 ◦C. Pode-se notar a diferenca de cor entre ambas borras, devido a cor

dos hidroxidos de alumınio e de ferro presentes.

Figura 5.34: Borra com anodos de alumınio.

5.9Melhores parametros

Neste trabalho consideram-se como melhores parametros: densidade de

corrente 9,4 mA/cm2; distancia dos eletrodos 10 mm; concentracao inicial

de oleo 1,5 g/l e 6 eletrodos no sistema. Assim, sob estas condicoes foram

comparados ambos os tipos de materiais.


Na tabela 5.19, apresentam-se os dados obtidos trabalhados com as

melhores condicoes de operacao.

Analisando a figura 5.36, pode-se dizer que operando nestas condicoes e

possıvel obter uma boa reducao, ja nos primeiros 20 minutos sendo 96,8% da


Figura 5.35: Borra com anodos de Ferro.

Tabela 5.19: Experiencia com os melhores parametros, usando anodos de A;δ= 9,4 mA/cm2; de = 10; 60 min.

Tempo pH %Reducao %Reducaofinal DQO Turbidez

0 8,25 0 010 8,12 46,82 92,120 8,43 96,8 92,130 8,38 99,0 98,340 9,91 99,5 99,350 10,15 99,4 99,260 10,47 99,6 98,9


DQO e 92,15% da turbidez, podendo alcancar valores na ordem de 99,03 %

e 98,37% na DQO e turbidez em 30 minutos respectivamente. O pH final foi

de 8,43, sendo a mudanca muito pequena comparada ao pH inicial de 8,25. O

consumo de energia registrado foi de 3,72 kWh/m3 em 30 minutos, a tensao

inserida foi de 5,2 V.

0 10 20 30 40 50 60 0

20

40

60

80

100

% R

eduç

ão

Tempo (min)

Turbidez DQO

Figura 5.36: Melhores parametros na reducao de DQO e turbidez: [surfatante]=1 g/l; [NaCl]= 1 g/l; [oleo]= 1,5 g/l; de= 10 mm; δ= 9,4 mA/cm2; 3 anodosde Al.


Os dados mostrados na tabela 5.20, apresentam a remocao conseguida

com as melhores condicoes de operacoes.

Na figura 5.36 pode-se ver a remocao conseguida trabalhando com anodos

de ferro e sob os melhores parametros de operacao; as maximas eficiencias de

reducao sao obtidas ja nos primeiros 30 minutos, sendo: 94,86% e 98,49%

para DQO e turbidez, respectivamente; o pH final foi de 11,5 mostrando um

aumento em comparacao ao pH inicial de 9,55; o consumo de energia foi de

4,15 kWh/m3, com uma tensao de corrente de 5,8 V e uma corrente de 7,3

A. Alem disso, deve-se ressaltar a ligeira coloracao amarela do efluente final

devido a presenca do hidroxido de ferro(III).

No caso dos anodos de ferro pode ser esperado que os compostos que

reagem com ambas especies Fe(II) e Fe (III) para formar compostos insoluveis

serao completamente removidos, a quantidade de DQO nao removida sera a


Tabela 5.20: Experiencia com os melhores parametros, usando anodos de Fe,e 6 eletrodos; δ= 9,4 mA/cm2; de = 10; 60 min.

Tempo pH %Reducao %Reducaofinal DQO Turbidez

0 9,55 0 010 10,6 59,9 1,220 11,0 64,1 87,530 11,5 94,86 98,4940 11,48 94 98,850 11,4 92,9 99,160 11,17 93,4 99,1

0 10 20 30 40 50 60 0

20

40

60

80

100

% R

eduç

ão

Tempo (min)

Turbidez DQO

Figura 5.37: Melhores Parametros na Remocao de DQO e turbidez: [surfa-tante]= 1 g/l; [NaCl]=1 g/l; [oleo]= 1,5 g/l; de= 10 mm; δ= 9,4 mA/cm2; 3anodos de Fe.


parte soluvel que nao reage com o Fe(II) e Fe(III) para formar compostos

insoluveis.

No caso dos anodos de alumınio :

1. O Alumınio tem apenas um estado de oxidacao, (Al3+) assim quando

um componente organico reage com este para formar um componente

insoluvel, este reagira quase completamente.

2. A solubilidade do Hidroxido de Alumınio, (Al(OH)3) apresenta um

mınimo a pH menor que 4.

3. Usando eletrodos de Al tem-se producao de oxigenio (O2) no catodo, o

qual pode contribuir para a demanda de oxigenio.

Cada componente que contribui na DQO nas aguas residuais e diferente,

e tambem cada agua residual e distinta, logo e aconselhavel testar ambos

eletrodos (Fe e Al), alem a combinacao de sistemas para obter melhores

resultados.[3]. Na Figura 5.38, mostra-se o efluente filtrado depois de 30

minutos de operacao sob os parametros anteriormente mencionados. Obteve-se

uma turbidez final de 2,77 NTU e 2,39 NTU (em torno de 99% da reducao)

para o caso de anodos de ferro e alumınio.

Figura 5.38: Efluente filtrado depois do tratamento (Al e Fe).

O consumo da energia para cada tipo de material de anodo usado sob os

melhores parametros de operacao e mostrado na figura 5.39, na qual pode-se


observar que o ferro apresenta um consumo ligeiramente superior ao alumınio,

como ja foi comentado anteriormente.

Observa-se pela figura 5.39 que a voltagem diminuiu com o tempo

ate encontrar um valor constante devido ao incremento da forca ionica.

Concordando com os trabalhos de Chen-Lu [2] e Canizares [3].

0 5 10 15 20 25 30 0

2

4

6

Fe - v Al - v

Fe - kW.h/m 3

Al - kW.h/m 3

Tempo (min)

Vol

tage

m (

v)

0

2

4

6 Consum

o de energía (kW.h/m

3 )

Figura 5.39: Consumo de Energia e voltagem versus Tempo sob os melhoresparametros.

5.10Efeito da geometria dos eletrodos

Testes foram realizados avaliando a geometria dos eletrodos so para o caso

de anodos alumınio perfurados e os nao perfurados. Obteveram-se os seguintes

resultados: tabela 5.21 e figura 5.40.

Na tabela 5.21, apresenta-se os dados obtidos avaliando a geometria dos

eletrodos. Na figura 5.40 apresenta-se o efeito da geometria dos eletrodos:

mostra-se que com o uso dos eletrodos perfurados alcanca-se mais rapidamente

a reducao em 20 minutos, sendo 96,84% da DQO e 92,15% da turbidez.

Para os eletrodos nao perfurados o tempo mınimo necessario para alcancar

a maxima reducao foi de 30 minutos permitindo remocoes da ordem de 94,04%

e 95,77% para a DQO e turbidez, respectivamente. Isto mostra que a cinetica

da remocao e favorecida pela presenca dos orifıcios, o qual permite uma

maior movimentacao dos ıons, favorece a liberacao das bolhas, garantindo a

desestabilizacao da emulsao em tempos mais curtos.


Tabela 5.21: avaliacao da geometria dos eletrodos, com e sem orifıcios, usandoanodos de Al, 6 eletrodos, δ= 9,4 mA/cm2, de = 10; 60 min.

Tempo Nao perfurados Perfurados%Reducao %Reducao

DQO Turbidez DQO Turbidez0 0 0 0 010 5,03 30,6 46,8 020 37,7 44,5 96,8 92,1530 94,04 95,77 99,0 98,3740 97,9 98,4 99,5 99,350 98,2 99,3 99,4 99,260 98,9 99,4 99,6 98,9

0 10 20 30 40 50 60 0

20

40

60

80

100

% R

eduç

ão

Tempo (min)

Turdidez (CF) DQO (CF) Turbidez (SF) DQO (SF)

Figura 5.40: Efeito da geometria dos eletrodos, [surfatante]= 1 g/l, [NaCl]=1g/l, [oleo]= 1,5 g/l, de= 10 mm, δ= 9,4 mA/cm2, CF= eletrodos perfurados,SF= Nao perfurados.


5.11Custo de operacao

Segundo Kobya et al. [30], citado por Henn. [49] o custo de operacao

inclui: material, principalmente do eletrodo, custo da energia eletrica, do

trabalho, da manutencao, da desidratacao do lodo e disposicao, alem dos custos

fixos.

No trabalho de Asselin et al. [76] avaliou-se o processo de eletrocoagulacao

economicamente, incorporando so os custos de reagentes quımicos, eletrodos,

consumo de energia e disposicao de lodos.

Entretanto, conforme Donini et al. [66] citado por Kobya et al. [30],

os custos de energia e do material do eletrodo representam cerca de 80% dos

custos de operacao. Portanto, serao considerados apenas estes dois fatores como

e mostrado na equacao abaixo:

Cop = a.Cenerg + b.Celetrodo (5-3)

sendo:

Cop = custo de operacao, R$/m3.

a = custo de energia, R$/kWh.

Cenerg = consumo de energia, kWh/m3efluente.

b = custo massico da placa, R$/kgeletrodo.

Celetrodo = consumo do eletrodo, kg/m3efluente.

Foi realizada uma cotacao do custo da energia com a light para a cidade

de Rio de Janeiro no mes de junho de 2008, e o valor obtido para industria e

comercio foi de R$ 0,47333/kWh.

Tambem, foi feito uma cotacao do custo do material do eletrodo com

algumas empresas para chapas de alumınio / ferro de 3m*1m *1mm . O valor

medio encontrado foi de R$ 156,8 para o alumınio, ja para o ferro custou em

media R$ 83 .

De acordo com a equacao 5-3, pode-se calcular o custo de operacao no

reator em batelada, para ambos tipos de anodos. Neste trabalho consideram-

se somente os custos com o desgaste do eletrodo e o consumo de energia,

que representam 80% do valor total. Deve-se ressaltar que este sistema nao

esta otimizado. Logo, o custo se apresentara diferente ao valor obtido apos

modificacoes e otimizacoes.

Cop = a.Cenerg + b.Celetrodo

sendo:


a = custo de energia, 0,47333 R$/kWh.

Cenerg = consumo de energia, 3,72 (Al) e 4,15 (Fe) kWh/m3efluente.

b = custo massico da placa, 19,3 R$/kgAl e 4,1 R$/kgFe

Celetrodo = consumo do eletrodo, kg/m3eletrodo .

Para eletrodo de Alumınio

Cop = 0,47333.3,72 + 19,3 .1,41/(1000.0,0051)

Custo de Operacao = 7,1 R$/m3.

Para eletrodo de ferro

Cop = 0,47333.4,15 + 4,1 .3,78/(1000.0,0051)

Custo de Operacao = 5 R$/m3.

Os resultados obtidos foram feitos trabalhando sob as condicoes de: 7,3

mA/cm2, 30 minutos de operacao, e 6 eletrodos no sistema.

6Conclusoes e Recomendacoes

Uma unidade experimental, em escala de bancada operando num sis-

tema batch, com capacidade de operacao de 5,1 litros foi testada e suas carac-

terısticas principais foram avaliadas. O balanco global da eficiencia do equipa-

mento para o problema proposto foi positivo.

As demais conclusoes relacionadas aos parametros testados nos ensaios

de eletrocoagulacao sao:

1. Dadas as caracterısticas do efluente (efluente sintetico) a eletrocoag-

ulacao se mostrou eficaz no tratamento, tanto em termos da reducao

da DQO e turbidez, quanto em tempos de tratamento.

2. Como e mostrado nos resultados, no decorrer da eletrocoagulacao, a

reducao da DQO e turbidez diminui ate atingir um valor mınimo, o qual

se torna constante apos um certo tempo, e logo desse tempo a continuacao

do processo leva a consumos desnecessarios de energia eletrica e dos

anodos, sem aumentar a remocao do poluente.

3. O eletrodo de alumınio foi mais eficiente que o de ferro, pois consegue

reduzir a turbidez em 92,15% e a DQO em 96,8%, para os primeiros

20 minutos com um aumento de pH de 8,25 para 8,43. Enquanto que

o de ferro aumentou o pH de 9,55 para 11,5 a turbidez decresceu em

98,49% a DQO 94,86% em 30 minutos de operacao, alem do fato de que

o efluente do tratamento com alumınio nao ter apresentado cor residual,

como acorreu com o ferro. Esta maior eficiencia do alumınio pode estar

relacionada com a superior capacidade de adsorcao do hidroxido de

alumınio em relacao aos hidroxidos de ferro (II),(III) .

4. Em relacao aos calculos feitos, o custo de operacao do sistema usando

anodos de alumınio (R$ 7,1/m3 ) e superior em comparacao ao de ferro

(R$ 5/m3). Por isso, um estudo mais aprofundado deve ser realizado para

que se facam otimizacoes com o fim de tornar esta tecnica comercialmente

competitiva.

Capıtulo 6. Conclusoes e Recomendacoes 103

5. A distancia entre os eletrodos e a concentracao inicial de oleo mostram-

se pouco influentes sobre a reducao da DQO e turbidez, segundo os

resultados obtidos. E preciso pesquisar uma combinacao maior dos

parametros e ampliar a faixa dos valores das grandezas analisadas.

6. Os parametros mais significativos foram a densidade de corrente apli-

cada e a relacao area-volume dos eletrodos (SA/V); o aumento destes

parametros permite tempos de tratamentos mais curtos.

A seguir propoem-se as seguintes recomendacoes para trabalhos futuros:

1. Realizar experimentos para determinar a passivacao dos eletrodos, assim

como o uso de corrente alternada, nao tendo sido muito abordado nas

ultimas pesquisas.

2. Testar o sistema aplicado num efluente real e avaliar outros parametros

tais como o total de oleos e graxas (TOG) solidos sedimentaveis e fluxo

de entrada (sistema contınuo).

3. Determinar a quantidade de metal dissolvido no efluente final. Considera-

se isso uma variavel relevante no tratamento de efluentes.

4. Fazer um estudo mais aprofundado com respeito ao tratamento das

borras geradas neste tipo de processo.

5. Estudos cineticos do processo devem ser feitos para a obtencao de mais

dados que ajudem na caracterizacao e escalonamento desta tecnologia.

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Sumario das notacoes

Notacoes alfanumericas

F Constante de Faraday, 96500 C mol−1.

n Numero de eletrons.

R Constante dos gases, 8,314 J mol−1K−1.

T Temperatura, K.

E potencial suministrado a celula, V.

E0 potencial de equilıbrio, V.

I corrente eletrica, A.

Aanodo area total dos anodos, m2.

CF Densidade de carga, F/m3.

t tempo de aplicacao da corrente, s.

mele quantidade de maxima do eletrodo consumida, g.

M Massa molar do elemento predominante no eletrodo, g/mol.

z Numero de eletrons envolvidos na reacao de oxidacao do elemento do anodo.

Cp capacidade calorıfica da solucao, J/K.

de Distancia entre os eletrodos, mm.

Cop custo de operacao, R$/m3.

a custo de energia, R$/kWh.

Cenerg consumo de energia, kWh/m3efluente.

b custo massico da placa, R$/kgeletrodo.

Celetrodo consumo do eletrodo, kg/m3efluente.

U0 Potencial aplicado ao sistema, V.

k condutividade, mho/m.

[oleo] Concentracao do oleo, g/l.

[surfatante] Concentracao de surfatante, oleato de sodio, g/l.

[NaCl] Concentracao de cloreto de sodio, g/l.

Sımbolos Gregos

Sumario das notacoes 112

δ densidade de corrente, A/m2.

ηa,a sobrepotencial de ativacao no anodo, V.

ηa,c sobrepotencial de ativacao no catodo, V.

ηp,a sobrepotencial de passivacao no anodo, V.

|ηc,a| sobrepotencial de concentracao no anodo, V.

|ηc,c| sobrepotencial de concentracao no catodo, V.

AMetodo de determinacao de demanda quımica de oxigeneo(DQO) (Metodo Hatch [80])

A.1Interferencias:

Compostos alifaticos de cadeia linear, hidrocarbonetos aromaticos ( como

benzeno e tolueno) e piridina nao fornecem uma boa oxidacao. Os compostos

de cadeia linear sao mais efetivamente oxidados quando sulfato de prata e

adicionado como catalisador, entretanto, o sulfato de prata reage com cloretos,

brometos ou iodetos produzindo precipitados que sao parcialmente oxidados

pelo processo.

A oxidacao e outras dificuldades causadas pela presenca de cloretos na

amostra, podem ser superadas pelo emprego de um metodo que consiste de

uma tecnica de complexacao para eliminar os cloretos da reacao. Isto e feito

com a adicao de sulfato mercurico a amostra antes do refluxo. Desta maneira, o

ıon cloreto e retirado sob a forma de um complexo soluvel de cloreto mercurico,

que apresenta reatividade muito menor do que o ıon cloreto.

Nitrogenio do nitrito exerce uma DQO de 1,14 mg por mg de N de

nitrito.Para eliminar sua interferencia acido sulfamico deve ser adicionado (na

proporcao de 10 mg para cada mg de N de nitrito presente) a solucao de

dicromato.

Amostras instaveis devem ser logo testadas e aquelas que contem solidos

sedimentados devem ser homogeneizadas, de modo a permitir que a amostra

seja representativa. Caso ocorra algum atraso antes da analise, a amostra deve

ser conservada por acidificacao com acido sulfurico (1 a 2 gotas para cada 20 -30

mL de amostra). Resıduos com um alto valor de DQO devem ser submetidos

a diluicoes iniciais em baloes volumetricos com o objetivo de reduzir o erro

devido a medida de pequenos volumes.

A.2Material necessario:

– Reator Hach (modelo 45600) - consiste de um bloco construıdo em aco

com perfuracoes para encaixe de 25 tubos de amostra. Este bloco e aque-

Apendice A. Metodo de determinacao de demanda quımica de oxigeneo(DQO) (Metodo Hatch [80]) 114

cido a temperatura de digestao, controlada atraves de um termostato, por

um determinado tempo, controlado por um timer.

– Espectrofotometro permite que a leitura de absorbancia, apos a etapa de

digestao, seja feita no proprio tubo de amostra.

– Tubos de amostra Hach - tubos de vidro com tampa rosqueavel apropri-

ados para a digestao e leitura de absosbancia.

– Pipetas volumetricas e Becker para o preparo e medicao das solucoes.

A.3reagentes necessarios

– Ftalato acido de potassio C8H5KO4

– Acido Sulfurico H2SO4

– Sulfato de Prata Ag2SO4

– Sulfato de Mercurio HgSO4

– Dicromato de Potassio K2Cr2O7

A.4Preparacao de Reagentes

A.4.1Solucao padrao de ftalato acido de potassio:

Dissolver 850 mg do ftalato acido de potassio, previamente seco a 103oC

por pelo menos 2 horas, em agua destilada e completar o volume para 1000

mL. Esta solucao corresponde a uma DQO teorica de 1000 ppm. Fazer diluicoes

para se obter os seguintes padroes de DQO (ppm): 100, 200, 400, 500, 600, 800

e 1000.

A.4.2Solucao digestora para a faixa de DQO 0 - 1000 mg/L

Dissolver 10,216 g de K2Cr2O7 (previamente seco a 103 circ|mathrmCoC

por pelo menos 2 horas) em 500 mL de agua destilada. Adicionar 167 mL

(140 mL*) de H2SO4 concentrado e 33,3 g (83* g) de HgSO4. Dissolver,

a temperatura ambiente, e completar o volume para 1000 mL com agua

destilada. Cabe ressaltar que a quantidade de HgSO4 adicionada nesta solucao

e suficiente para complexar uma concentracao de cloretos de ate 2000 mg/l

(6000 mg/l). Para concentracoes maiores, pode-se aumentar a quantidade de

sulfato.


A.4.3Solucao catalıtica

Dissolver 10,1196 g de Ag2SO4 em H2SO4 concentrado e completar o

volume par 1000 mL com o acido.

A.5Procedimento

1. Preparo das amostras e do branco Quando necessario, as amostras

sao diluıdas em baloes volumetricos com agua deionizada. Sao, entao,

pipetados 2 mL com pipeta automatica ou volumetrica e adicionados

aos tubos de DQO, tomando-se cuidado para que a amostra nao escorra

pelas paredes do tubo. As analises devem ser feitas em triplicata. Para o

branco sao utilizados 2 mL de agua deionizada no lugar da amostra.

2. Etapa de digestao Em seguida sao adicionados 1,2 mL da solucao

digestora e 2,8 mL da solucao acida, fechando-se hermeticamente os

tubos e homogeneizando-os por sucessivas inversoes. Como a mistura

das solucoes leva ao desprendimento de calor e aquecimento dos tubos,

deve-se ter o cuidado de manusea-los segurando-os somente pela tampa..

Os tubos sao colocados no aparelho de digestao da Hach, previamente

aquecido a uma temperatura de 150 ◦C, e a funcao timer do aparelho

e acionada para um tempo de 2 horas. Imediatamente apos o termino

da digestao, os tubos sao novamente homogeneizados por sucessivas

inversoes (novamente tomando-se cuidado e segurando os tubos pela

tampa) e deixados esfriar em banho de agua a temperatura ambiente.

3. Leitura da Absorbancia Os tubos resfriados sao levados ao espectro-

fotometro para leitura da absorbancia a 600 nm contra um branco

preparado da mesma forma que as amostras.

4. Preparo da curva padrao.

Empregando-se as diluicoes preparadas no ıtem a de Reagentes, e proce-

dendo da forma anteriormente explicada, monta-se uma curva de absorbancia

a 600 nm contra a concentracao de DQO. Esta curva pode ser armazenada

na memoria do espectrofotometro. Quando da determinacao da DQO das

amostras, pode-se ler diretamente a concentracao de DQO obtida ao inves

do valor da absorbancia.


0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0

200

400

600

800

1000

DQ

O

Absorbância

y = 2494,7X - 6,6358

R 2 = 0,9994

Figura A.1: Tıpica curva obtida com a solucao padrao de ftalato acido depotassio

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