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JONATAS EVANGELISTA TERRA
RA: 001200700855 – 4º Semestre
CURSO DE TECNOLOGIA EM GESTAO AMBIENTAL
“TRATAMENTO OXIDATIVO via FENTON DE RESÍDUO DE
LABORATÓRIO ANATÔMICO”
UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO
CAMPUS BRAGANÇA PAULISTA
2008
JONATAS EVANGELISTA TERRA
RA: 001200700855 – 4º Semestre
CURSO DE TECNOLOGIA EM GESTAO AMBIENTAL
“TRATAMENTO OXIDATIVO via FENTON DE RESÍDUO DE
LABORATÓRIO ANATÔMICO”
Monografia apresentada a Disciplina de TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO do curso de tecnologia em Gestão Ambiental da Unidade Acadêmica da Área de Ciências Biológicas e da Saúde, sob orientação cientifica do Profº Ms.Andre Algusto Gutierrez Fernandes Beati e orientação metodológica da Profª Dr. Sheila Cristina Canobre como exigência parcial para conclusão do curso de graduação.
UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO
CAMPUS BRAGANÇA PAULISTA
2008
UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO
CURSO DE TECNOLOGIA EM GESTÃO AMBIENTAL
“TRATAMENTO OXIDATIVO via FENTON DE RESÍDUO DE
LABORATÓRIO ANATÔMICO”
Autor: Jonatas Evangelista Terra
_________________________________ Profª. Dra. Sheila Cristina Canobre Presidente da Banca Examinadora
_________________________________ Profª. Dra. Candida Maria Costa Baptista _________________________________ Prof. Dr. Jean Ferreira _________________________________ Profª Ms. Ângela Sanches Rodrigues
A meus pais e minha noiva, que não mediram esforços para incentivar-me, a meu irmão e pelo apoio e familiares pela colaboração e confiança em meu trabalho.
Dedico.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a DEUS, que me concedeu saúde e me deu força ao
mostrar-me quão grande é o valor da esperança. Guiou-me e mostrou
colegas em que eu pude me apoiar.
Ao professor e amigo Andre Beati por acreditar em mim e me orientar
durante todo o trabalho.
À todos os professores do curso de tecnologia em Gestao Ambiental, pelos
ensinamentos que contribuíram para minha formação.
Aos técnicos do Laboratório de Pesquisa da Universidade São Francisco,
Vânia Prado, ao encarregado do Laboratório Fabiano Sallowicz por todo o
auxilio durante a pesquisa e ao Prfº Dr. Marcos Vasconcelos L anza .
Aos colegas de Iniciação Cientifica, pelo auxilio, pelo estimulo e amizade
durante esse longo período. E aos amigos de pesquisa Robson da Silva
Rocha e Luiz Gustavo.
VI
RESUMO
A geração de resíduos químicos em instituições de ensino e pesquisa no Brasil
sempre foi um assunto muito pouco discutido. Na grande maioria das universidades (e em
especial nos Institutos e Departamentos de Química), a gestão dos resíduos gerados nas
suas atividades rotineiras é inexistente, e devido à falta de um órgão fiscalizador, o descarte
inadequado continua a ser praticado.
No atual cenário, aonde vários segmentos da sociedade vêm cada vez mais se
preocupando com a questão ambiental, as universidades não podem mais sustentar esta
medida cômoda de simplesmente ignorar sua posição de geradora de resíduos, mesmo
porque esta atitude fere frontalmente papel que a própria universidade desempenha quando
avalia (e geralmente acusa) o impacto causado por outras unidades de geradoras de resíduo
fora dos seus limites físicos. Assim sendo, frente ao papel importante que as universidades
desempenham na nossa sociedade, frente à importância ambiental que estes resíduos podem
apresentar, e por uma questão de coerência de postura. Frente ao exposto, o objetivo maior
deste trabalho é fruto não apenas de experiências compiladas na literatura, mas também
daquela vivenciada dentro do Laboratório, utilizando de Processos Oxidativos Avançado
(POA) via oxidação Fenton (Fe2+) ao efluente Anatômico da Universidade de São
Francisco - USF.
Finalmente, o sucesso da oxidação química depende se o objetivo final do
tratamento é a eliminação de uma espécie química em particular, se é a redução da carga
orgânica como COT e DQO, ou redução de toxicidade. Sob o aspecto operacional,
dependerá das condições em que o oxidante será aplicado e das possíveis conseqüências de
sua aplicação para o resíduo existente na universidade.
Palavras Chaves: Resíduo Laboratorial, POA e Oxidação Química
VII
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Organograma das classes de tratamento de efluentes ........................................ 5
Figura 2 - Esquema funcional de tratamento de efluentes por lodo ativado ....................... 8
Figura 3- Estrutura de um floco de lodo ativado ................................................................. 8
Figura 4- Princípios eletrônicos de um processo fotoquímico. Onde BV é a banda de
valência; BC é a banda de condução; h+ é a lacuna ultravioleta; D é o substrato orgânico; D
é a espécie oxidada e D− é a espécie reduzida .................................................................... 12
Figura 5- Diluição das amostras e 200x .............................................................................. 18
Figura 6- Sistema operacional para a degradação química do efluente anatômico ............. 19
Figura 7- Peagametro da analyser modelo pH 300 ............................................................. 20
Figura 8- Condutivimetro da Digimed modelo:DM-3 ........................................................ 20
Figura 9- UV-Visivel da Varian modelo:Cary 50 ............................................................... 21
Figura 10- Espectrofotômetro Visível da HACH modelo odyssey ..................................... 22
Figura 11- Bloco digestor da Hach modelo: cod reactor ..................................................... 23
Figura 12- Porcentagem de degradação do Carbono Orgânico Total para o efluente
anatômico, mediante a degradação e via Fenton ................................................................. 26
Figura 13 - Porcentagem de DQO obtida no tempo proposto pelo trabalho ....................... 26
VIII
LISTA DE FIGURAS
Tabela 1 - Potencial Redox de alguns oxidantes................................................................... 14
Tabela 2 – Sistemas típicos de Processos Oxidativos Avançados ....................................... 15
Tabela 3 – Características físico-química do efluente anatômico ......................................... 18
Tabela 4 – Monitoramento da temperatura (°C) em função do tempo nos diferentes
processos oxidativos via Fenton .......................................................................................... 24
Tabela 5 – Monitoramento de Condutividade (Ω) em função do tempo nos diferentes
processos oxidativos via Fenton .......................................................................................... 24
Tabela 6 – Monitoramento de pH- em função do tempo nos diferentes processos oxidativos
via Fenton ............................................................................................................................ 25
IX
LISTA DE ABREVIATURAS
CO- Monóxido de Carbono
CO2 - Dióxido de Carbono
DQO – Demanda Química de Oxigênio
COT – Carbono Orgânico Total
ISO – International Standart Ornization
SGA- Sistema de Gestão Ambiental
CH4 – Gás Metano
NO3- -íon Nitrato
SO42- - íon Sulfato
DBO – Demanda Bioquímica de Oxigênio
POA – Processos Oxidativos Avançado
OH- - Hidroxila
BV- Banda de Valência
BC- Banda de Condução
TiO2- Dióxido de Titânio
CdS- Sulfeto de cádmio
ZnS- Sulfeto de zinco
ZnO- Óxido de Zinco
WO3 – Trióxido de Tungstênio
Fe2O3 – Óxido de Ferro III
SnO2 – Dióxido de Estanho •OH – Radical Hidroxila
O3 - Ozônio
UV – Ultra Violeta
US - Ultrassônico
Fe(II) – íon de Ferro II
Fe (III) - íon de Ferro III
X
SUMÁRIO
I - DIAGNÓSTICO DA EMPRESA ................................................................................... 1
1.1 - Identificação ................................................................................................................ 1
1.2 - Endereço / Contato ...................................................................................................... 1
1.3 - Seguimento .................................................................................................................. 1
2 – INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 2
2.1 - Métodos Oxidativos Convencionais ........................................................................... 3
2.1.1 - Processos utilizados na eliminação de substâncias tóxicas em efluentes................. 3
2.1.2 - Processos Físicos ...................................................................................................... 6
2.1.3 – Processos Biológicos .............................................................................................. 6
2.1.3.1 – Processos Aeróbios ............................................................................................... 7
2.1.3.2 – Processos Anaeróbios ........................................................................................... 9
2.1.3.3 – Processos Enzimáticos .......................................................................................... 9
2.1.4 – Tratamento Químico ................................................................................................ 10
2.1.4.1 – Processos Oxidativos Avançados ......................................................................... 10
2.1.4.2– Utilização do dióxido de titânio como semicondutor ............................................ 12
2.1.4.3 – Tratamento Eletroquímico .................................................................................... 13
2.1.5 - Outros métodos de tratamento de efluentes ............................................................. 13
2.1.6 - Processos oxidativos avançados ............................................................................... 14
2.1.7 - Geração de radical Hidroxila.................................................................................... 15
2.1.8 - O peróxido de Hidrogênio - H2O ............................................................................. 16
2.1.9 - Processos Oxidativos Avançados (POAs) ............................................................... 16
2.1.9.1 Reações Oxidativas de Fenton ................................................................................. 16
XI
3– OBJETIVOS ................................................................................................................... 18
4 – MATERIAIS E MÉTODOS .......................................................................................... 18
4.1 – Diluição do Efluente Anatômico ................................................................................ 18
4.2 Preparação do Sistema ................................................................................................... 19
4.3 – Análises de acompanhamento .................................................................................... 20
4.3.1 - Espectrometria no UV-Visível ................................................................................. 21
4.3.2 - Demanda Química de Oxigênio (DQO) ................................................................... 21
4.3.3 - Teor de Carbono Orgânico Total (COT) .................................................................. 22
5 – RESULTADOS E DISCUÇÃO .................................................................................... 23
5.1 – Análises de Monitoramento: temperatura, condutividade e pH ................................. 23
5.2 – Análises de Monitoramento: COT .............................................................................. 25
5.3 – Demanda Química de Oxigênio (DQO) ..................................................................... 27
6 – CONCLUSÃO ............................................................................................................... 28
7 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................... 29
I- DIAGNÓSTICO DA EMPRESA
1.1 Identificação:
Universidade São Francisco de Assis – USF
Laboratório de Pesquisa em Eletroquímica e Eletroanalítica - LAPEE
1.2 Endereço / Contato:
Endereço: Avenida São Francisco de Assis, 218
Bairro: Jardim São José, Bragança Paulista, SP.
CEP: 12916-900
Telefone: (11) 4034-8164
1.3 Seguimento:
O Laboratório de Pesquisa em Eletroquímica e Eletroanalítica (LAPEE), e coordenado
pelo Dr. Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza e fomentado por projetos FAPESP desde o
ano de 2003. Sua localização se dá no campus da Universidade São Francisco de Bragança
Paulista e conta em seu corpo de pesquisa com doutores, mestres, pós graduados e alunos de
iniciação científica abrangendo áreas multidisciplinares o laboratório tem como objetivo
promover pesquisas à nível de desenvolvimento de materiais e aplicação dos mesmos para
fenômenos de oxidação e redução de compostos químicos através de técnicas Eletroquímicas.
Este laboratório visa também estudar problemáticas ocasionadas ao meio ambiente.
2
2 - INTRODUÇÃO
O gerenciamento de resíduos originários de laboratórios, centros de pesquisa e
instituições de ensino tem sido uma problemática, pois seus descartes muitas das vezes são
impróprios em países de terceiro mundo, estes descartes são destinados para aterros sanitários
sendo que muitos destes compostos são tóxicos e podem ter combustão espontânea. O mau
gerenciamento destes resíduos pode agredir ao meio ambiente causando contaminação de
águas, ar e solo, porém são estudas soluções para minimizar os impactos ambientais e garantir
o seu descarte correto, como mostram pesquisas realizadas em países da Europa, que
produzem em media 10000 t/a (toneladas por ano) de efluentes laboratoriais sendo
ultrapassada pelos Estados Unidos que produzem cerca de 12000 t/a sendo que destes
montantes 30% são reciclados ou tratados de maneira correta [1].
De acordo com normas da EPA (Agência norte-americana de proteção ao meio
ambiente) e da Comunidade Européia, o resíduo descartado deve ser submetido a uma pré-
oxidação, incineração, ou seja, levados a altas temperaturas antes do descarte em um aterro
industrial para materiais classe I (perigosos); a matéria orgânica é eliminada e os componentes
inorgânicos reagem entre si para formar fases mistas insolúveis em água, além da emissão de
gases como CO e CO2 combustão incompleta. Não a fiscalização eficiente para embasada na
legislação fiscalizar e monitorar tais resíduos devido a quantidade de laboratórios centros de
pesquisas e instituições de ensinos existentes no país , o que pode ser entendido pelo fato de
existir muitos tipos de reagentes e de processos industriais onde os mesmos são
empregados[1-7].
Devido a esta problemática e importante adotar um sistema de gestão de resíduos sendo
que este tipo de programa tendo sua eficiência comprovada por análises químicas como DQO
e TOC sendo assim, ira contribuir para diminuir riscos e zerar a insalubridade de vários locais,
diminuindo a incidência de contaminações de funcionários, e do meio ambiente (água ar e
solo), e despertando nos alunos, funcionários e docentes a consciência ambiental reeducando-
os com relação a importância de um descarte correto de seu resíduos gerados,sendo eles
efluentes de laboratoriais,ou ate mesmo seu lixo domestico gerados em suas casas.Com a
gestão destes resíduos podemos diminuir gastos com seu descarte para incineração e minimiza
problemas conseqüentes deste processos,como a geração de gases,muitas das vezes mais
tóxicos que o próprio resíduo, adotar medidas para sempre que possível utilizar-se métodos
analíticos que facão uso do mínimo de amostras (reduzir, reutilizar, reciclar) evitando assim
que compostos de comprovada toxidade contaminem o meio ambiente. A partir dessa questão,
3
objetivou-se, aqui, estudar o comportamento de várias gerações de um mesmo efluente
buscando soluções para resíduos antes problemáticos ao meio ambiente e a saúde humana [1].
2.1- Métodos Oxidativos Convencionais
Os processos oxidativos têm como vantagem a destruição completa de poluentes
orgânicos, diferenciando-se de outros tratamentos que apenas transformam compostos em
outros compostos mais ou menos tóxicos que o de origem. Podemos citar como processos
mais usados nos tratamentos de resíduos de laboratório a incineração e o tratamento
biológico.
A incineração nada mais e que submeter os resíduos a altas temperaturas promovendo a
oxidação completa do resíduo, apresenta como vantagens de ser o método mais antigo e
conhecido e se estende para todos os resíduos. Porém seu alto custo e a dificuldade de
operação, pois depende de altas temperaturas (acima de 850 °C), devido à ausência de
tratamentos que demandam alternativas de seu uso, a incineração tornado na alternativa mais
usual. Dentro dos processos de oxidação, o tratamento biológico é um tratamento de baixo
custo e de versatilidade na oxidação, porém, este tratamento se utiliza da fauna e flora
microbiana principalmente de bactérias para oxidação dos compostos orgânicos presente em
constituintes inorgânicos iníquos. Este processo, embora muito utilizado, apresenta
problemáticas operacionais, pois é um processo sensível as condições ambientais, mas não as
característica de resíduos laboratoriais, ou seja, onde há presença de materiais tóxicos ou não
biodegradáveis.
2.1.1 - Processos utilizados na eliminação de substâncias tóxicas em efluentes
Com a evolução dos processos industriais e o conseqüente surgimento de inúmeros
produtos que rapidamente tornou-se de primeira necessidade, a atividade industrial adquiriu
caráter essencial na sociedade contemporânea. Embora a sua importância seja indiscutível, a
atividade industrial costuma ser responsabilizada, e muitas vezes por justa razão, pelo
fenômeno de contaminação ambiental, devido principalmente a dois fatores de grande
importância: a) acúmulo de matérias primas e insumos que envolvem sérios riscos de
contaminação por transporte e armazenamento inadequado; e b) ineficiência dos processos de
conversão, o que implica na geração de resíduos.
4
Embora exista uma grande preocupação em se evitar a geração de resíduos e
conseqüentemente a contaminação ambiental, estes eventos prejudiciais continuam
acontecendo, principalmente porque, em função dos fatores acima comentados, grande parte
dos processos produtivos é intrinsecamente poluente. Ao longo de décadas, as atividades
industriais produziram rejeitos gasosos, líquidos e sólidos nocivos ao meio ambiente.
Substâncias químicas presentes na atmosfera, principalmente os compostos organoclorados
voláteis produzidos pelo homem, tem colocado em risco a vida na Terra através da destruição
da camada de ozônio. Da mesma forma, processos industriais que utilizam grandes volumes
de água contribuem significativamente com a contaminação dos corpos de água,
principalmente pela ausência de sistemas de tratamento para grandes volumes de efluentes
líquidos produzidos. Dentro deste contexto uma importante parcela do processo de
contaminação pode ser atribuída às atividades das indústrias têxteis, químicas, papeleiras,
galvânicas e refinarias de petróleo. No entanto, não menos importante é a contribuição da
atividade agrícola, dos esgotos sanitários e dos resíduos domésticos [8-13].
Por isso a contaminação do meio ambiente constitui em um dos maiores problemas da
sociedade moderna. Em escala global, a evidência sugere que os problemas ambientais se
tornaram mais difundidos e o público se tornou mais preocupado com potenciais problemas
como o aquecimento global e a destruição da camada de ozônio na estratosfera. Além deste
problema, grandes acidentes como o de Bhopal na Índia, o vazamento dos petroleiros Valdez
e Prestige, contribuíram para uma maior atenção por parte das autoridades e da sociedade para
este problema. No Brasil constantes vazamentos de óleo causados por rompimentos de dutos
ou problemas técnicos em refinarias de petróleo em vários estados do país e o recente
vazamento de rejeitos da indústria papeleira ocorrido em Minas Gerais vêm trazendo a
público a gravidade destes desastres e a necessidade de se tomar medidas para solucionar o
problema. Por isso normas e legislações cada vez mais restritivas vêm sendo elaboradas e
adotadas a fim de reduzir o impacto ambiental.
Com a recente chegada das normas da série ISO 14000, iniciou-se uma maior
preocupação por parte das empresas em não agredir o meio ambiente, uma vez que isto além
de ser extremamente oneroso pode determinar na não aceitação de um determinado produto
de uma empresa poluidora. A adoção destas normas visa amenizar e prevenir possíveis
acidentes ambientais e ainda facilitar o comércio de mercadorias fabricadas por empresas que
possuírem este certificado. Além destas finalidades, outras metas da certificação são o
treinamento da mão de obra para se obter um processo com a menor geração de resíduos
5
possíveis, adequação do processo de fabricação para se produzir sem agredir o meio ambiente,
adequação de todos os rejeitos produzidos na empresa, a fim de tratá-los ou reaproveitá-los
evitando assim a geração de resíduos indesejados. Estes constituem os Sistemas de
Gerenciamento Ambiental (SGA), que são implantados nas empresas que se propõe a
conquistar esta certificação. Em países desenvolvidos a certificação das empresas se torna
mais viável devido a maiores recursos disponíveis, porém se observa um crescente aumento
no número de empresas situadas em países em desenvolvimento que vêm conquistando este
certificado. Estas normas exigem um descarte seguro para os rejeitos gerados nos processos
das empresas que por sua vez possuem processos de tratamento com uma eficiência reduzida.
Estudos recentes vêm apontando um maior número de processos de tratamento de
efluentes, tanto industrial quanto doméstico, o que irá permitir uma melhor eficiência no
tratamento e assim gerar menos rejeitos diminuindo conseqüentemente a agressão ao meio
ambiente.
Devido à extrema complexidade dos efluentes industriais e a diversidade de espécies
químicas que se pode encontrar-nos mesmos, cada estudo de viabilidade de tratamento de
efluentes deve ser realizado de forma isolada. Isto é, os processos de tratamento de efluentes
devem ser realizados de acordo com a classe de efluente a ser tratado particularmente, uma
vez que não existe um tratamento que atinja um grande número de efluentes. De modo geral,
procura-se uma alternativa que permita não somente a remoção do das substâncias
contaminantes, más sim a sua completa mineralização. A Figura 1 esquematiza, de uma forma
geral, os principais métodos de tratamento de efluentes industriais:
Figura 1 - Organograma das classes de tratamento de efluentes
6
2.1.2 - Processos Físicos
Os processos físicos de tratamento de efluente são compostos por processos de:
• Separação de fases: sedimentação, decantação, filtração, centrifugação e flotação;
• Transferência de fases: destilação, evaporação, cristalização;
• Transferência de fases: adsorção, ¨air-stripping¨, extração por solvente;
• Separação molecular: hiperfiltração, ultrafiltração, osmose reversa, diálise.
De maneira geral, os procedimentos citados permitem uma depuração do efluente,
entretanto, as substâncias contaminantes não são degradadas ou eliminadas, mas apenas
transferidas para uma outra fase. Nestas novas fases, embora o volume seja significativamente
reduzido, continua persistindo o problema, pois os poluentes encontram-se concentrados sem
serem efetivamente degradados.
Apesar destas inconveniências, o uso dos métodos físicos de tratamento de efluentes em
fases de pré-tratamento ou polimento no processo final é de extrema importância em um
tratamento efetivo. Neste sentido, as tecnologias de filtração com membranas vêm mostrando
um alto potencial, principalmente no tratamento de águas residuais de processos industriais
[14-18].
2.1.3 – Processos Biológicos
Estes sem dúvidas constituem a classe de tratamentos de efluentes mais utilizados, uma
vez que estes transformam um grande volume de compostos orgânicos tóxicos em dióxido de
carbono (CO2) e água, a um custo relativamente baixo.
A capacidade de certos microorganismos em degradar substâncias tóxicas é um fato
bem documentado. Em essência o tratamento biológico fundamenta-se na utilização de
compostos tóxicos de interesse como substrato para o crescimento dos microorganismos.
Conforme a natureza do aceptor de elétrons, os processos biológicos podem ser divididos em
aeróbios e anaeróbios. Nos aeróbios que leva a formação de dióxido de carbono e água, o
aceptor de elétrons é o oxigênio molecular. Nos processos anaeróbios, que degradam o
dióxido de carbono e metano (CH4), o oxigênio molecular esta ausente, sendo que algumas
formas de carbono, enxofre e nitrogênio participam como aceptores de elétrons. Como
7
exemplo destes aceptores tem-se os íons nitrato (NO3-), íons sulfato (SO4
2-) e o dióxido de
carbono.
A principal aplicação deste tipo de processo esta orientada na remoção de matéria
orgânica presente nos rejeitos industriais, usualmente medidas na forma de demanda química
de oxigênio (DQO), bioquímico de oxigênio (DBO) ou carbono orgânico total (COT). Nos
últimos anos, o grande avanço da microbiologia tem permitido várias alternativas para
permitir o tratamento biológico de efluentes industriais [19].
2.1.3.1 – Processos Aeróbios
Este tipo de processo fundamenta-se na utilização de bactérias e fungos que requerem
oxigênio molecular. As suas formas mais comuns de aplicação industrial estão representadas
pelas lagoas aeradas e pelos sistemas de lodo ativado.
Nas lagoas aeradas, os efluentes são submetidos à ação de consórcios de organismos,
muitas vezes de decomposição desconhecida, durante vários dias. Neste tipo de tratamento, a
toxidade aguda do efluente é removida com certa facilidade. No entanto outros parâmetros
importantes como coloração e toxidade crônica não são efetivamente removidos. Além destes,
alguns problemas com perdas de substratos tóxicos por volatilização e contaminação de
lençóis freáticos por infiltração, são também críticos.
O tratamento por lodo ativado seja talvez o processo mais versátil de biorremediação
para efluentes. Este processo é operado com relativa facilidade, utilizando-se pouco substrato
auxiliar e é capaz de remover a toxidade aguda e crônica com menor tempo de aeração. No
lodo existe um grande número de espécies bacterianas, além de fungos, protozoários e outros
microorganismos, que podem favorecer a redução de um grande número de compostos. Este
tipo de processo, inicialmente desenvolvido na Inglaterra no início do século XX, vem sendo
utilizado nos mais diversos tipos de efluentes, inclusive no tratamento de esgoto sanitário.
A Figura 2 mostra um exemplo simples de uma estação de tratamento por lodo ativado,
que consiste basicamente por dois tanques: 1) tanque de aeração I – onde ocorre a oxidação da
matéria orgânica, neste compartimento, o efluente é introduzido e misturado com o lodo
ativado; 2) tanque de sedimentação II – este tanque é utilizado para sedimentação dos flocos
microbiais, produzidos durante a fase de oxidação no tanque de aeração.
8
Figura 2 - Esquema funcional de tratamento de efluentes por lodo ativado.
Os flocos de lodo ativado são constituídos principalmente por bactérias. Estima-se que
existam aproximadamente 300 espécies de bactérias no lodo que são responsáveis pela
oxidação de matéria orgânica. Ao longo deste processo, há uma diminuição nos níveis de
oxigênio dos flocos, isto ocorre na fase de sedimentação, e por isso a atividade das bactérias
aeróbias decresce. Como a região interna do floco é relativamente grande, a difusão do
oxigênio é pequena, o que favorece o desenvolvimento de bactérias anaeróbias como, por
exemplo, as metanogênicas. São devido a fatores como este que a combinação dos
tratamentos biológicos anaeróbios e aeróbios se mostra como uma excelente saída para um
melhor resultado do tratamento do efluente gerado. A Figura 3 mostra a estrutura de um floco
para o tratamento de lodo ativado [20].
Figura 3 - Estrutura de um floco de lodo ativado.
Uma importante propriedade do processo por lodo ativado é a circulação de grandes
quantidades de biomassa, permitindo que um grande número de microorganismos permaneça
por um longo período no meio. Isto facilita muito o processo de oxidação dos compostos
orgânicos diminuindo assim o tempo de retenção do efluente.
9
Os principais problemas deste processo de tratamento de efluente são o alto custo de
implantação e a formação de grandes quantidades de lodo (biomassa). Ultimamente vêm se
utilizando a biomassa gerada como fertilizante, porém algumas pesquisas apontaram que este
material possui uma grande capacidade de adsorver compostos orgânicos. Outro grave
problema associado ao tratamento aeróbio de efluente é a rápida evaporação de compostos
voláteis tóxicos, para solucionar este problema pesquisadores desenvolveram sistemas de
tratamento que operam com membranas. O emprego desta tecnologia vem resolvendo com
sucesso o tratamento de efluentes que contenham espécies organocloradas [21-23].
2.1.3.2 – Processos Anaeróbios
A biodegradação sob condições anaeróbias tem sido objeto de muitos estudos nos
últimos anos, em função da propriedade que certos microorganismos têm de converter um
grande número de compostos orgânicos – principalmente organoclorados – em espécies
menos tóxicas e mais sujeitas a ataques por microorganismos aeróbios posteriormente [24-
26].
A tendência mais atual no tratamento de efluentes é a junção de tratamentos aeróbios e
anaeróbios alternadamente. Com esta união observa-se um aumento significativo no
rendimento de tratamento, permitindo uma diminuição no tamanho das estações e uma
redução no tempo de residência. Na Finlândia tem se utilizado deste processo com muito
sucesso, denominado Enso-Fenox, permite em sete horas de operação uma redução de
compostos halogenados equivalente à redução dos mesmos conseguidos em lagoas aeróbias.
Porém este processo tem o inconveniente de não degradar satisfatoriamente compostos de alta
massa molecular [27-28].
2.1.3.3 – Processos Enzimáticos
Estes processos constituem o ramo mais recente dos processos biológicos de tratamento
de efluente. Nestes métodos, são as enzimas ligninolíticas as responsáveis pelo grande
número de substâncias degradadas.
O emprego deste método só é viável se o meio em que as enzimas estiverem
acomodadas possuir condições adequadas para as mesmas. Estudos recentes mostram que a
utilização da enzima lignina peroxidase (de Phanaerochaete crysosporium) em tratamentos de
10
efluentes gerados na indústria papeleiras apresentam resultados positivos quando as mesmas
são imobilizadas em resinas de troca iônica [28].
2.1.4 – Tratamento Químico
2.1.4.1 – Processos Oxidativos Avançados
Os processos de tratamento de efluentes por métodos químicos, vêm apresentando uma
grande aplicabilidade no tratamento de efluentes das mais diversas procedências e em todos
os sistemas ambientais, como na purificação do ar, na purificação da água e na purificação de
efluentes sólidos.
Dos processos químicos de tratamento, existem processos que estão sujeitos a
discussão, como por exemplo, a incineração e a precipitação. Na precipitação, assim como
nos métodos físicos, ocorre apenas uma mudança de fases das substâncias tóxicas, não
eliminando o problema ambiental.
No método por incineração, o efluente é oxidado energicamente, pois o mesmo é
realizado em fornos especiais a temperaturas de aproximadamente 1250°C. Porém este
método é questionável, pois o mesmo se empregado para degradar espécies de organoclorados
gera substâncias ainda mais tóxicas como dioxinas e furanos, além deste método ser muito
caro [15].
Devido à grande necessidade de métodos que apresentam uma maior eficiência no
tratamento de efluentes, nestes últimos anos vêm se desenvolvendo diversas técnicas para
aprimorar estes processos. Os processos que tiveram maior êxito são os denominados
Processos Oxidativos Avançados (POA). Estes processos se baseiam na produção de radicais
enérgicos como o radical hidroxila (OH-), que possui um alto poder degenerativo para várias
espécies de efluentes [29-30].
Ultimamente têm se estudado muito os métodos de produção do radical hidroxila,
geralmente se usa o ozônio, o peróxido de hidrogênio, fotocatálise e o reagente de Fenton.
O ozônio por ser um oxidante altamente energético, é empregado na degradação de
compostos orgânicos, principalmente espécies organoclorados. O ozônio pode reagir através
de dois mecanismos: reação direta (eletrofílica ou por cicloadição) e reação indireta, através
do radical livre hidroxila (OH-), formado pela decomposição do ozônio, como mostra a
Equação 1 e 2:
11
O3 + H2O → O2- + HO2
- (1)
O2- + HO2
- → 2 O2 + OH- (2)
A reação indireta é muito mais eficiente porque o potencial de oxidação do radical
hidroxila (Eo: + 3,06 V) é mais elevado que o potencial de oxidação do ozônio molecular (Eo:
+ 2,07 V), podendo assim realizar uma oxidação mais enérgica. Além disto, as reações com o
ozônio molecular são muito seletivas, atacando principalmente centros nucleofílicos,
enquanto que os radicais hidroxilas não reagem seletivamente [21].
A utilização de peróxido de hidrogênio e radiação ultravioleta também se aplica na
obtenção do radical hidroxila e na decomposição de vários poluentes orgânicos. O radical
hidroxila é obtida através do seguinte processo, como mostra a Equação 3 [22-23]:
H2O2 + hv → 2 OH- (3)
Outra maneira de se produzir radicais hidroxilas é a partir de uma mistura de peróxido
de hidrogênio e sais ferrosos, a esta mistura se da o nome de reagente de Fenton. O íon ferrato
(FeO42-) por ser um forte oxidante, seu potencial de redução em meio básico é de 2,20 V. Sua
ação desinfetante ocorre quando este entra em contato com a água e forma radicais peróxidos,
elétrons hidratados e hidroxilas, espécies altamente oxidantes [24].
Outro processo oxidativo avançado é a fotocatálise heterogênea, esta constitui em um
processo fotoquímico onde uma espécie é irradiada para promover um elétron da banda de
valência (BV), para a banda de condução (BC). A região localizada entre estas duas bandas é
denominada bandgap. Com o elétron promovido para a banda de condução e com a lacuna
(H+) gerada na banda de valência, criam se sítios redutores e oxidantes capazes de oxidar
reações químicas, por isso podem ser empregadas no tratamento de efluentes industriais. A
degradação se dá por meio da degradação da matéria orgânica que pode ser conduzida a
dióxido de carbono e água. A Figura 4 mostra os princípios eletrônicos envolvidos na
fotocatálise heterogênea:
12
Figura 4 - Princípios eletrônicos de um processo fotoquímico. Onde BV é a banda de
valência; BC é a banda de condução; H+ é a lacuna ultravioleta; D é o substrato orgânico; D •
é a espécie oxidada e D− é a espécie reduzida
O dióxido de titânio (TiO2) é o semicondutor mais utilizado em processos
fotocatalíticos, isto se deve principalmente a muitas características favoráveis que estes
possuem, como insolubilidade em água, ampla estabilidade química em uma larga faixa de
pH, possibilidade de imobilização em sólidos, baixo custo, baixa toxidade e a possibilidade de
ativação pela luz solar. Outros semicondutores que também podem ser utilizados em
processos fotocatalíticos são o sulfeto de cádmio (CdS), sulfeto de zinco (ZnS), óxido de
zinco (ZnO), trióxido de tungstênio (WO3) e óxido de ferro III (Fe2O3). Todos estes
semicondutores podem agir como sensibilizadores em processos de oxi-redução mediados
pela luz. Estudos recentes apontam para o uso destes métodos combinados, utilizando se das
vantagens de diferentes métodos. Os tratamentos químicos podem ser utilizados como um
pré-tratamento, a fim de aumentar a degradabilidade de substâncias tóxicas presentes no
efluente, isso diminuiria o tempo do tratamento dos processos biológicos [15,31].
2.1.4.2– Utilização do dióxido de titânio como semicondutor
Apesar da utilização de outros semicondutores não só no tratamento por fotocatálise
como também em tratamentos eletroquímicos de efluentes, o dióxido de titânio tem uma
grande vantagem sobre os outros semicondutores, pois a maioria destes sofre ataques
13
químicos inviabilizando sua utilização. O dióxido de titânio existe em três formas alotrópicas,
sendo elas o rútilo, anastase e brookite, sendo as duas primeiras formas mais comuns. A
forma alotrópica rútilo é inativa para fotodegradação de compostos orgânicos, por isso se
utiliza o rútilo e anastase para serem empregados nestes processos [34].
2.1.4.3 – Tratamento Eletroquímico
Este processo de tratamento de efluentes pode oferecer várias soluções para problemas
ambientais, em particular para efluentes aquosos. A tecnologia eletrolítica é capaz de oxidar
ou reduzir íons metálicos, cianetos, hidrocarbonetos aromáticos e alifáticos. Neste processo o
elétron é o principal reagente, evitando o uso de outros compostos químicos que possam ser
tóxicos [25-34].
O processo constitui-se basicamente em aplicar um potencial capaz de oxidar ou reduzir
a espécie de interesse, a eletro-oxidação direta de compostos orgânicos ocorre, muitas vezes, a
potenciais altos e em meio aquoso, a reação de evolução de oxigênio é um caminho
competitivo com a reação de degradação. Para resolver este problema tem se aplicado o uso
de semicondutores imobilizados em eletrodos, como o dióxido de estanho (SnO2), que
apresenta alta condutividade e estabilidade em soluções ácidas, alcalinas ou neutras. No caso
da oxidação indireta, a reação ocorre com espécies que são geradas eletroquimicamente e que
são capazes de oxidar os agentes poluentes presentes em solução [35].
2.1.5 - Outros métodos de tratamento de efluentes
Um novo processo que vem sendo desenvolvido nestes últimos anos é o processo de
tratamento por ultra-som, onde é realizada a clivagem de moléculas de água produzindo o
radical hidroxila. Este método se mostrou satisfatório na degradação de espécies de
organoclorados. Porém a grande dificuldade de remoção da carga orgânica e o longo período
de tratamento tornam este processo pouco atraente[15].
O tratamento de efluentes por raios gama emitido por cobalto radioativo também é
aplicado para a degradação de substâncias tóxicas presentes em efluentes, principalmente em
espécies organoclorados. A degradação pode se processar por duas maneiras: por degradação
direta (provocado pelos raios gama) e através degradação indireta por meio de radicais
hidroxilas formados na decomposição da água. O método radiológico resulta na produção de
14
lixo radioativo, que é um dos grandes problemas enfrentados pela utilização da energia
atômica [15].
2.1.6 - Processos oxidativos avançados
Os processos oxidativos avançados caracterizam-se por oxidarem completamente
compostos indesejáveis transformando-os em dióxido de carbono, água e íons envolvendo
transitórias oxidantes, principalmente radical hidroxila (OH). Estes são processos limpos
com capacidade de degradar inúmeros compostos independente da existência de outros, os
compostos podem apresentar características aquosas, gasosas ou absorvidos numa matriz
sólida e o obter radical hidroxila a partir de inúmeros compostos, como por exemplo, ozônio
(O3) e peróxido de hidrogênio(H2O2), semicondutores, dióxido de titânio (TiO2) e o óxido de
zinco (ZnO) e irradiação ultravioleta (UV). Quando o processo se utilizado de catalisadores
sólidos e denominado heterogêneos ,enquanto os demais são denominados homogêneos.
Tabela 1 - Potencial Redox de alguns oxidantes
Espécie Potencial redox
(V)
Flúor 3.03
Radical Hidroxila 2.80
Oxigênio atômico 2.42
Ozônio 2.07
Peróxido de
Hidrogênio 1.78
Permanganato 1.68
Dióxido de Cloro 1.57
Cloro 1.36
Iodo 0.54
15
Tabela 2: Sistemas típicos de Processos Oxidativos Avançados
Sistemas Homogêneos
Com irradiação
O3/UV
H2O2/UV
Feixe de elétrons
US
H2O2/US
UV/US
Sem irradiação
O3/H2O2
O3/OH-
H2O2/Fe2+(Fenton)
Sistemas Heterogêneos
Com irradiação
TiO2/O2/UV
TiO2/H2O2/UV
Sem irradiação
ELETRO-FENTON
2.1.7 - Geração de radical Hidroxila
O radical hidroxila é um dos mais fortes oxidantes fica abaixo apenas do flúor, porém
tem vida útil curta sendo a sim o responsável pela oxidação dos compostos orgânicos. Pode
ser formado pela presença de compostos oxidantes fortes como o O3 e o H2O2, sendo eles
combinados ou não com irradiação. Outra forma de geração de radical Hidroxila e pela
eletroquímica, radiolise, feixe de elétrons, ultra-som e plasma.
16
2.1.8 - O peróxido de Hidrogênio - H2O2
O peróxido de hidrogênio é um dos oxidantes mais versáteis que existe, superior ao
cloro, dióxido de cloro e permanganato de potássio; através de catálise, H2O2 pode ser
convertido em radical hidroxila (•OH) com reatividade inferior apenas ao flúor.
Por ser bastante versátil, o peróxido de hidrogênio é utilizado para as mais variadas
finalidades. Pode ser empregado tanto na forma isolada quanto na combinada. A escolha da
metodologia depende das necessidades do processo em andamento. A razão para sua vasta
aplicação deve-se ao fato de apresentar seletividade quando tratado sob determinadas
condições experimentais. Assim, controlando-se a temperatura, concentração, tempo de
reação, adição ou não de catalisadores etc., o H2O2 pode ser utilizado para oxidar um
determinado poluente mesmo na presença de outro, ou ainda originar diferentes produtos de
oxidação para uma mesma espécie oxidável. O tratamento de águas e esgotos, efluentes
industriais empregando-se H2O2 é uma prática comum há pelo menos 20-25 anos em países
desenvolvidos [36-37].
O tratamento de solos através da oxidação química de contaminantes (hidrocarbonetos -
resíduo de petróleo, solventes, pesticidas, madeiras, etc.) usando peróxido de hidrogênio
também tem sido explorado. O peróxido de hidrogênio oxida os contaminantes em produtos
mineralizados (CO2, sais e fragmentos orgânicos biodegradáveis) e oferece inúmeras
vantagens quando comparado aos métodos tradicionais no que se refere a preço,
disponibilidade, produtos como água e oxigênio, química do processo bem conhecida, rapidez
(algumas horas a poucas semanas) etc [38-40].
2.1.9 - Processos Oxidativos Avançados (POAs)
2.1.9.1 Reações Oxidativas de Fenton
A utilização dos processos oxidativos avançados (POAs), vêm sendo considerada como
uma alternativa no tratamento de áreas contaminadas por compostos orgânicos, com por
exemplo, os pesticidas. Baseiam-se na geração de intermediários altamente reativos, tais
como os radicais hidroxila (•OH), um oxidante forte, não seletivo e que reage com a maioria
dos compostos orgânicos de forma muito rápida (~109 a 1010 M-1 s-1). De uma maneira geral,
a reação do radical •OH na presença de compostos orgânicos ocorre a partir da abstração de
um átomo de hidrogênio ou da adição eletrofílica a uma dupla ligação, podendo reagir com o
17
oxigênio molecular formando o radical peroxil, iniciando assim uma seqüência de reações de
degradação oxidativas levando à completa minerização do contaminante.
A utilização do reagente de Fenton envolve a presença de Fe(II)/H2O2, na geração de
radicais livres a partir de um processo químico. Dentre os POAs, a reação de Fenton é uma
das técnicas oxidativas mais aplicadas na remedição de solos e águas contaminadas, uma vez
que os reagentes são facilmente encontrados e apresentam baixo custo.
De uma maneira geral, a reação de envolve três etapas principais: iniciação, propagação e
terminação, tendo como produto principal o radical •OH.
Iniciação: Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + •OOH + H+ (4.1)
Propagação: Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + •OH + -OH (4.2)
•OH + H2O2 → H2O + •OOH (4.3)
•OH + H2O2 → H2O + O2•- + H+
O2•- + H+ + H2O2 → O2
+ H2O + •OH
Terminação: •OOH + Fe3+ → Fe2 + H+ + O2 (4.4)
•OOH + Fe2+ → -OOH + Fe3+ (4.5)
•OH + Fe2+ → -OH + Fe3+ (4.6)
A etapa de iniciação (4.1) ocorre na presença de Fe (III), mas se somente Fe (II)
encontra-se no meio reacional a reação é iniciada pela etapa de propagação (1.2).
Posteriormente, os radicais •OH gerados oxidam o Fe (II) a Fe (III), regenerando o Fe (III) na
etapa de terminação. As principais variáveis que controlam a eficiência da reação de Fenton
são: pH, temperatura, concentração de peróxido de hidrogênio e Fe (II), e a concentração do
substrato.
18
3– OBJETIVOS
O presente trabalho teve como objetivo, o Gerenciamento de Resíduos Químicos do
laboratório de anatomia da Universidade São Francisco – USF, utilizando experimentos de
degradação via Fenton (H2O2+Fe2+), buscando otimizações nas coletas para tratamentos,
segregações e destinos finais para os resíduos gerados em laboratórios de ensino e pesquisa
buscando um meio ambiente limpo e equilibrado para as presentes e futuras gerações.
4 – MATERIAIS E MÉTODOS
Nesta fase do projeto foram desenvolvidas as seguintes etapas:
4.1 – Diluição do Efluente Anatômico
Para preparação das amostras foram feitas as diluições do efluente anatômico in natura
(amostra A) de 200 x em água destilada (amostra B) como mostra a figura 5. A diluição das
amostras apresentou as seguintes características físico-químicas:
Figura 5: Diluição das amostras em 200x
19
Tabela 3 – Características físico-química do efluente anatômico
pH Condutividade (Ω) Temperatura (°C) DQO (mg/O2) COT (mg/L)
4,52 550,0 23,0 76,0 220,0
A partir destas características foram realizados os ensaios de gradação deste efluente via
Fenton, onde todos os parâmetros foram acompanhados em função do tempo experimental.
4.2 Preparação do Sistema
O sistema reacional foi montado utilizando de um agitador magnético da Fisatom®,
modelo 752A, bomba peristáltica Micronal, modelo B332 II e um Becker plástico conforme
mostra a Figura 6.
Figura 6: Sistema operacional para a degradação química do efluente anatômico
Para a degradação do efluente anatômico foram utilizados 2,0 L da solução diluída com
adição de 0,17 mL min-1 de H2O2 e a adição de íons de Fe2+. Estes ensaios constituíram da
adição FeSO4 (Sulfato de Ferro 98% da Labsynth) nas concentrações de 1 mM, 5 mM e 10
mM como catalisador do radical hidroxila (HO) durantes 180 minutos de ensaio. As
amostras foram coletadas periodicamente nos respectivos tempos de 0, 15, 30, 60, 90, 120 e
180 minutos, onde foram analisadas para verificar a degradabilidade do efluente em função do
processo oxidativo realizado. As características físico-químicas como, pH (figura 6),
20
condutividade(figura 7) e temperatura também foram monitorados durante todos os ensaios
realizados.
Figura 7: pH-metro da Analyser® modelo pH 300
Figura 8: Condutivímetro da Digimed® modelo: DM-3
4.3 – Análises de acompanhamento
Os estudos da degradação química do efluente anatômico assistido em uma célula
química utilizando de um processo oxidativo avançado (POA) via Fenton, ou seja, utilizando
21
como agente oxidante H2O2 e íons de Fe2+ como catalisador. As análises de acompanhamento
como foram realizadas, a fim de verificar a eficiência dos processos oxidativos diretos, para
isso foram utilizou-se as seguintes técnicas analíticas:
4.3.1 - Espectrometria no UV-Visível
A Espectrofotometria de Absorção no UV-Visível será utilizada na determinação dos
espectros de absorção do efluente anatômico e possível intermediário formado, assim como
no método espectrofotométrico para a determinação quantitativa de H2O2 eletrogerado, via
formação de um complexo específico pela reação do H2O2 com molibdato de amônio em
meio ácido.
Figura 9: UV-Visível da Varian modelo: Cary 505-can
4.3.2 - Demanda Química de Oxigênio (DQO)
A análise da Demanda Química de Oxigênio (DQO) indica o grau de degradabilidade
de uma amostra, através da sua suscetibilidade a sofrer oxidação química quando em presença
de dicromato de potássio catalisado com prata. A diminuição dos valores de DQO pode ser
usada como um parâmetro da eficiência do processo de tratamento. Essas análises serão
realizadas utilizando um bloco digestor (Figura 11) para DQO e um Espectrofotômetro
Visível da HACH (Figura 10).
22
Figura 10: Espectrofotômetro Visível da HACH modelo Odyssey
Figura 11 - Bloco digestor da Hach modelo: cod reactor
4.3.3 - Teor de Carbono Orgânico Total (COT);
A análise do Teor de Carbono Orgânico Total (COT) indica o grau de degradabilidade
de uma amostra, através da determinação do teor de carbono orgânico na amostra. A
diminuição dos valores de TOC é um indicativo da completa mineralização dos compostos
orgânicos, e esta diminuição pode ser usada como um parâmetro da eficiência do processo de
tratamento. Essas análises serão realizadas utilizando um analisador de Carbono Orgânico
Total TOC-VCPN da Shimadzu.
23
Figura 12: TOC-VCPN da Shimadzu modelo VCPN
5 – RESULTADOS E DISCUÇÃO
5.1 – Análises de Monitoramento: temperatura, condutividade e pH
Características como temperatura condutividade e pH foram monitoradas em todos os
ensaios de degradação via processo oxidativo Fenton, alíquotas da solução do efluente
anatômico apresentaram os seus resultados em função do tempo de experimento, de acordo
com as Tabelas de 4 a 6.
24
Tabela 4 - Monitoramento da temperatura (°C) em função do tempo nos diferentes processos
oxidativos via Fenton
Tempo minutos Temperatura (°C)
1 mM
Temperatura (°C)
5 mM
Temperatura (°C)
10 mM
0 23,9 22,2 22,9
15 23,5 23,0 23,2
30 23,5 23,2 23,4
60 23,4 23,6 23,1
90 23,5 23,6 23,2
120 23,7 26,5 23,1
180 23,2 23,5 23,3
Tabela 5 - Monitoramento de Condutividade (Ω) em função do tempo nos diferentes
processos oxidativos via Fenton
Tempo minutos Condutividade (Ω)
1 mM
Condutividade (Ω)
5 mM
Condutividade (Ω)
10 mM
0 653 525 473
15 598 1429 1806
30 606 1433 1855
60 611 1445 1871
90 600 1448 1984
120 623 1453 1969
180 1793 1455 1958
25
Tabela 6 - Monitoramento de pH em função do tempo nos diferentes processos oxidativos via
Fenton
Tempo minutos pH
1 mM
pH
5 mM
pH
10 mM
0 4,01 5,17 4,39
15 2,11 1,13 3,36
30 2,06 1,23 2,20
60 2,05 1,15 0,79
90 2,03 1,09 0,69
120 1,97 1,14 0,63
180 1,99 1,05 0,75
De acordo com os resultados apresentados nas tabelas 4,5 e 6 observou-se que não
houveram no decorrer do experimento modificações consideráveis na condutividade e no pH,
mudança esta esperada devido ao aumento na quantidade de sal de Fe2+ adicionado ao
efluente melhorando desta maneira a condutividade do sistema. De acordo com a tabela de pH
(Tabela 6) notou-se a diminuição em todos os ensaios realizados, o que demonstra que a
reação de formação do radical hidroxila (OH) promove a liberação de H+, o que é esperado,
já que a reação de Fenton é favorecida em valores de pH < 3.
De acordo com a tabela de temperatura (Tabela 4) notou-se que esta permaneceu
constante em torno de 23 °C em todos os ensaios assistidos. Através destes monitoramentos
foi possível realizar as análises de acompanhamento para verificar a degradabilidade do
processo por meio de COT e DQO.
5.2 – Análises de Monitoramento: COT
A medida da remoção de Carbono orgânico total em processos de degradação é muito
importante para monitoramento de substâncias intermediárias de difícil degradação que,
algumas vezes, pode ser mais tóxica do que o próprio efluente anatômico, devido à alta
complexidade de carga orgânica e subprodutos gerados que podem permanecer em efluentes e
26
ambientes aquáticos prejudicando o ecossistema e causando danos a saúde da população. É
importante acompanhar os processos de degradação e observar o quanto que o efluente
anatômico foi mineralizado, ou seja, a sua combustão, transformando sua matéria orgânica em
CO2 e H2O. A taxa de remoção de carbono orgânico total (COT) foi determinada com o
intuito de acompanhar a possível mineralização do efluente anatômico em estudo. As análises
foram realizadas em função do tempo das coletas em diferentes molaridades aplicadas,
utilizando de um Carbono Orgânico Total (COT) da Shimadzu modelo TOC-VCPN, como já
mostrado na Figura 12.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
0,15
0,30
0,45
0,60
0,75
0,90
1,05 1 mM Fe2+
5 mM Fe2+
10 mM Fe2+
C(t)
/C(0
)
tempo / min
Figura 13 – Porcentagem de degradação do Carbono Orgânico Total para o efluente
anatômico, mediante a degradação e via Fenton
As amostras submetidas à degradação via Fenton, utilizando 1, 5 e 10 mM de Fe2+ das
soluções contendo inicialmente 200 ppm do efluente anatômico, foram coletadas nos mesmos
intervalos de tempo quando analisados temperatura, pH e condutividade, e as mesmas foram
analisadas em um analisador de carbono e os resultados da remoção do COT são apresentados
nas Figuras 12 , no qual estas representam os diferentes experimentos , realizados nesta fase
do projeto. Analisando o gráfico acima observou-se que nas diferentes concentrações de Fe2+
o melhor resultado obtido foi no de 5mM pois em 180 min houve uma redução de 85% da
carga orgânica porem restando 15% a ser removido presente no efluente anatômico
27
diferentemente dos experimentos com concentração de 1mM que em 180 min apresentou
redução de 62% do total da carga orgânica restando porem 38% a ser removido já na
concentração de 10 mM observou-se que houve redução de 78% do total da carga orgânica
sobrando assim 22% que não foram degradados pelo processo. Portanto a porcentagem
residual não degrada pelo processo e passiva de analises mais criteriosas para identificação de
tais produtos residuais originados da degradação. Para obter a porcentagem de degradação de
COT utiliza-se da equação 5 [41]:
% de degradação de COT = COT inicial – COT final COT inicial (5)
5.3 – Demanda Química de Oxigênio (DQO)
A Figura 12 corresponde aos gráficos da Demanda Química de Oxigênio real (DQO)
vs tempo do experimento. Os dados foram obtidos em triplicata a partir da degradação do
efluente anatômico, sendo que nos resultados foram utilizadas as médias aritméticas. Para
uma melhor interpretação dos resultados, foram utilizados os valores de DQO em percentual
de redução da concentração inicial.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
0,30
0,45
0,60
0,75
0,90
1,05
[DQ
O] (t
) / [D
QO
] (0)
tempo / min
1 mM Fe2+
5 mM Fe2+
10 mM Fe2+
Figura 14: Porcentagem de DQO obtida no tempo proposto pelo trabalho
28
Em todas as concentrações foram observadas a diminuição dos valores de DQO, porém
o melhor resultado foi obtido na concentração de 10mM de Fe2+ (Figura 12), resultado
diferenciado da análise de COT, esta diferença se da por causas de serem diferentes técnicas
analíticas, onde ocorreu uma queda de aproximadamente 65% do valor inicial. Estes
resultados indicam uma possível mineralização das moléculas orgânicas do efluente
anatômico.
6 – CONCLUSÃO
A utilização do processo oxidativo via Fenton utilizado para a degradação química do
efluente anatômico, apresentou remoção na taxa de carbono de 85% quando utilizado uma
concentração de 5mM de Fe2+ em tempo controlado de 180 minutos. 0s experimentos
realizados com uma concentração de 1mM Fe2+ em mesmo período de tempo apresentaram
resultados inferiores apresentando redução de 62% do total da carga orgânica restando porem
38% a ser removido, na concentração de 10 mM observou-se que houve redução de 78% do
total da carga orgânica, sobrando assim 22% que não foram degradados pelo processo.
Portanto a porcentagem residual não degradada pelo processo e passiva de análises mais
criteriosas para identificação de tais produtos residuais originados da degradação.
Em todas as concentrações foi observada uma diminuição dos valores de DQO, porém o
melhor resultado foi obtido na concentração de 10 mM de Fe2+ resultado diferenciado da
análise de COT, esta diferença se da por causas de serem diferentes técnicas analíticas, onde
ocorreu uma queda de aproximadamente 80% do valor inicial. Estes resultados indicam uma
possível mineralização das moléculas orgânicas do efluente anatômico confirmando a
eficiência do tratamento.
29
7 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1- Jardim, W. F.; Nogueira, R. F. P.; J. Chem. Educ. 1993, 70, 861.
2- Petroleum Refining Listing Determination Proposed Rule Response to Comment
Document, Part II.US EPA Office of Solid Waste, June 1998, 67 pp.
3- Waste Minimization for Selected Residues in the Petroleum Refining Industry. US EPA
Solid Waste and Engineering Response, Dec. 1996, 47 p.
4- Clarifying the Scope of Petroleum Hazardous Waste Listings: Supplemental Information
Regarding Petroleum Hydroprocessing Units. US EPA Office of Solid Waste, June 2001,
49 pp.
5- Hazardous Waste Management System. Federal Register, 2000, 65(179), 55684.
6- CEE Directory 396DO350, official journal L135, June 6, 1996, 32-34.
7- CEE Directory 391LO689, official journal L377, December 31, 1991, 20-27.
8- Cooper, W. J.; Zika, R. G.; Petasne, R. G.; Plane, J. M. C.; Environ. Sci. Technol. 1988,
22, 1156.
9- NFPA - National Fire Protection Agency; catalog edition, 1990.
10- Schumb, W. C.; Satterfield, C. N.; Wentworth, R. L.; Hydrogen Peroxide, Reinhold: New
York, 1955.
11- Schumb, W. C.; Satterfield, C. N.; Wentworth, R. L.; Hydrogen Peroxide, Reinhold: New
York, 1955.
13- Everse, J.; Everse, K. E.; Grisham, M. B.; Peroxidases in Chemistry and Biology, CRC
Press: New York, 1991.
14- A. DE OLIVEIRA SOUZA, Electrochimica Acta, 45 (2000) 4467.
15- N. spãtaru, Journal of Applide Electrochemistry, 26 (1996) 397.
16- A. STAVART, Journal of Applide Electrochemistry, 31 (2001) 467.
17- I. NIKOLOV, Journal of Applide Electrochemistry, 429 (1997) 157.
18- C. M. RONCONI, Journal of Applide Electrochemistry, 31 (2001) 319.
19- F. SVGL, Electrochimica Acta, 45 (2000) 4359.
20- A. M. POLCARO, Journal of Applide Electrochemistry, 29 (1999) 147.
30
21- R. KÖTZ, Journal of Applide Electrochemistry, 25 (1991)14.
22- B. CORREA-LOZANO, Journal of Applide Electrochemistry, 27 (1997) 970.
23- C. COMNINELLIS, Journal of Applide Electrochemistry, 21 (1991) 703.
24- G. FÓTI, Current Topics in Electrochemistry, 5 (1997) 71.
25- C. COMNINELLIS, Journal of Applide Electrochemistry, 23 (1993) 108.
26- C. COMNINELLIS, Journal of Applide Electrochemistry, 25 (1995) 23.
27- C. PULGARIN, Elsevier Science, 28 (1994) 887.
28- C. COMNINELLIS, J. PHYS. Chem, 93 (1996) 673.
29- NOGUEIRA, R. F. P.; JARDIM, W. F.; Quim. Nova 1998, vol. 21, 70.
30- ERIC, J. R.; Eletech. Research.1998, 625.
31- BOUDENE, J. L.; CERCLIER, O.; Wat. Res. 1999, 33, 494.
32- LIPP, L.; PLETCHER, D.; Eletroquim. Acta. 1997, 42, 1091.
33- LANZA, M. R. V.; BERTAZZOLI, R.; Utilização de titânio revestido para a oxidação
eletrolítica de poluentes: a oxidação do cianeto, 2.
34- LANZA, M. R. V.; BERTAZZOLI, R.; Desenvolvimento de um reator eletroquímico para
a destruição de cianetos em efluentes aquosos, 1, 2.
35- STOCKINGER, H.; HEINZLE, E.; KUT. O.; Environ. Sci. Tech. 1995, 29, 2016.
36- LIAO, C.; GUROL, M. D.; Environ. Sci. Technol. 1995, 29, 3007.
37- INCE, N. H.; STEFAN, M. I.; BOLTON, J. R.; J. Adv. Oxid. Technol. 1997, 2, 442.
38- DE LUCA, M. A.; DE LUCA, S. J.; SANTANA, M. A.; Quim. Nova 2003 vol. 26, 420.
39- L.M. DA SILVA, Electrochimica Acta, 45 (2000) 2719.
40- N. KRSTAJIC, Journal of Applide Electrochemistry, 28 (1998) 1291.
41- V. B. BAEZ, Journal of Electroanalytical Chemistry, 382 (1995) 59.
42- 41-PASCHOAL, F. MONTEIRO, M. Aplicações da técnica de fotoeletrocatálise na
oxidação de corantes ácidos, corantes dispersos, surfatantes e na redução de Cr(VI) e
bromato em efluentes usando eletrodos nanoporosos de Ti/TiO2/ Fabiana Maria Monteiro
Paschoal.- Araraquara:[s.n], 2008
