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  • UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUMICA

    TRABALHO DE CONCLUSO DE CURSO

    USO COMBINADO DE ULTRASSOM E PERXIDO DE HIDROGNIO PARA DEGRADAO DO CORANTE Cl-3R EM UM EFLUENTE

    TXTIL SINTTICO

    Joo Gabriel Bezerra Costa

    Orientador: Profa. Dra. Magna Anglica dos Santos Bezerra Sousa

    Natal, RN

    2017

  • ii

    Joo Gabriel Bezerra Costa

    USO COMBINADO DE ULTRASSOM E PERXIDO DE HIDROGNIO PARA DEGRADAO DO CORANTE Cl-3R EM UM EFLUENTE TXTIL SINTTICO

    Trabalho de concluso de curso de graduao apresentado ao Departamento de Engenharia Qumica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como requisito parcial para a obteno do ttulo de Engenheiro Qumico.

    Orientador: Profa. Dra. Magna Anglica dos Santos Bezerra Sousa

    Natal, RN

    2017

  • iii

    Avana para guas mais profundas,

    e lanai vossas redes para pesca.

    (Lc 5, 4)

  • iv

    AGRADECIMENTOS

    A Deus, fonte do saber, por ser a resposta s perguntas mais complicadas.

    Aos meus pais, Joo Maria Costa e Erivanete Bezerra Costa, por abdicarem de tanto

    para me proporcionar uma educao de qualidade e pelo incentivo a todo momento.

    s minhas irms, Joice Gabriela e Juliana Elionara, pela fora e carinho.

    minha orientadora, Prof. Dr. Magna Anglica dos Santos Bezerra Sousa, por sempre

    estar de portas abertas para a soluo de dvidas e para a opinio dos seus orientandos.

    Aos meus amigos de curso, em especial, Andr Bilro, Carolina Costa, Guilherme

    Calixto, Hanna Nbrega, Isadora Passos, Igor Albuquerque, Jssica Anarellis, Fbio Macdo,

    Larissa Saldanha, Maria Luiza Xavier e Nicoly Branco, por estarem junto a mim no

    enfrentamento dos problemas surgidos ao longo da graduao.

    Aos amigos adquiridos na Rutgers University que, mesmo estando longe, continuam a

    me apoiar e a torcer pelo meu sucesso.

    E a todos que, de alguma forma, contriburam para a realizao deste trabalho.

  • v COSTA, Joo Gabriel Bezerra Uso combinado de ultrassom e perxido de hidrognio

    para degradao do corante Cl-3R em um efluente txtil sinttico. Trabalho de

    Concluso de Curso, UFRN, Graduao em Engenharia Qumica, Natal/RN, Brasil.

    Orientador: Profa. Dra. Magna Anglica dos Santos Bezerra Sousa

    RESUMO: A disponibilidade de gua em quantidade finita desfavorece e fator limitante

    para o avano socioeconmico de um pas. O desenvolvimento de tecnologias que diminuam

    a utilizao ou proporcionem um reaproveitamento dos recursos hdricos objeto de estudo

    em destaque na cincia. Nesse contexto, a indstria txtil surge com evidncia devido a

    gerao de grandes volumes de efluentes com potencial carga poluidora, em consequncia da

    grande quantidade de produtos qumicos envolvidos no beneficiamento txtil. Dentre estes, os

    corantes tm papel de destaque por colorirem os corpos receptores e, alm do aspecto esttico,

    possurem efeitos nocivos a seres vivos. A degradao desses compostos no fcil, uma vez

    que eles so produzidos para serem resistentes. Desse modo, a busca por mtodos alternativos

    capazes de promover uma descolorao dos efluentes de uma forma eficiente tem sido cada

    vez mais reportada. Nesse estudo, foi feita a descolorao do corante laranja Cl-3R, em um

    efluente sinttico, por meio de um processo oxidativo avanado de ultrassom e perxido de

    hidrognio. Foram testadas quatro configuraes, obtendo-se uma situao tima com uma

    sonlise de 20 minutos e uma concentrao de 10 mililitros de H2O2 por litro de efluente (k =

    0,0165 h-1). Em busca de otimizar o processo, foi determinada a faixa de pH inicial capaz de

    acelerar a degradao, obtendo-se k = 0,0265 h-1 para o pH alcalino de 8,2.

    Palavras-chave: Indstria txtil, corante laranja Cl-3R, degradao, ultrassom, perxido de

    hidrognio.

  • vi COSTA, Joo Gabriel Bezerra Combined usage of ultrasound and hydrogen peroxide

    for degradation of the Cl-3R dye in a synthetic textile wastewater. Undergraduation final

    report, UFRN, Bachelors degree in Chemical Engineering, Natal/RN, Brazil.

    Advisor: Magna Anglica dos Santos Bezerra Sousa, PhD.

    ABSTRACT: The finite amount of water availability is a determining factor for the

    socioeconomic progress of a country. The development of technologies that lower the usage

    or that allow reusing water resources is a highlighted study object in science. Regarding this,

    the textile industry appears to be distinguished due to its generation of great wastewater

    volumes with potentially polluting charge, as a consequence of the great number of chemicals

    involved in the textile finishing processes. Among these, the dyes feature for coloring water

    bodies and, besides this aesthetic aspect, for promoting harmful effects on living beings. The

    degradation of these compounds is not easy, once they are made to be resistant. Thus, the

    search for alternative methods capable of promoting decolorization of the effluents in an

    effective way has been increasingly reported. In this study, the decolorization of the Cl-3R

    dye was carried through an advanced oxidation process of ultrasound and hydrogen peroxide.

    Four sets were tested and the optimal situation was obtained with 20 minutes of sonolysis and

    a concentration of H2O2 of 10 milliliters per liter of effluent (k = 0.0165 h-1). In pursuit of

    optimizing the process, it was determined de pH range that quickens the degradation and it

    was obtained a k = 0.0265 h-1 for a pH of 8.2.

    Keywords: Textile industry, Orange dye Cl-3R, degradation, ultrasound, hydrogen peroxide.

  • vii

    Lista de Figuras

    Figura 3.1 Poluentes presentes de acordo com a etapa do beneficiamento _______ 5

    Figura 3.2 Caracterizao dos efluentes da indstria txtil ___________________ 6

    Figura 3.3 Estrutura qumica do corante Drimaren Laranja Cl-3R _____________ 9

    Figura 3.4 Mtodos de remoo de corantes em efluentes industriais _________ 10

    Figura 3.5 Ciclo de uma bolha durante cavitao _________________________ 13

    Figura 4.1 Representao esquemtica do aparato experimental de ultrassom ___ 17

    Figura 5.1 Perfil de concentrao e descoramento para a C1 ________________ 23

    Figura 5.2 Perfil de concentrao e descoramento para a C2 ________________ 23

    Figura 5.3 Perfil de concentrao e descoramento para a C3 ________________ 24

    Figura 5.4 Perfil de concentrao e descoramento para a C4 ________________ 24

    Figura 5.5 Coeficiente cintico de degradao para a C1 ___________________ 25

    Figura 5.6 Coeficiente cintico de degradao para a C2 ___________________ 25

    Figura 5.7 Coeficiente cintico de degradao para a C3 ___________________ 26

    Figura 5.8 Coeficiente cintico de degradao para a C4 ___________________ 26

    Figura 5.9 Coeficiente cintico de degradao ajustado para a C1 ____________ 27

    Figura 5.10 Coeficiente cintico de degradao ajustado para a C2 ___________ 27

    Figura 5.11 Coeficiente cintico de degradao ajustado para a C3 ___________ 28

    Figura 5.12 Coeficiente cintico de degradao ajustado para a C4 ___________ 28

    Figura 5.13 Perfis de concentrao e descoramento para as degradaes com

    mudana de pH inicial, em comparao com a C2 __________________________ 29

    Figura 5.14 Coeficientes cinticos ajustados para as degradaes com mudana de

    pH inicial, em comparao com a C2. ___________________________________ 30

    Figura 5.15 Possvel rota de degradao do corante laranja Cl-3R por US/H2O2 em

    meio bsico. _______________________________________________________ 31

    Figura 7.1 Curva de calibrao do espectrofotmetro de UV/Vis ____________ 38

  • viii

    Lista de Tabelas

    Tabela 3.1 Composio mdia dos efluentes industriais txteis _______________ 7

    Tabela 3.2 Principais fatores de estudo de acordo com o processo de remoo __ 11

    Tabela 4.1 Parmetros fixos __________________________________________ 17

    Tabela 4.2 Configuraes de trabalho __________________________________ 18

    Tabela 5.1 Anlise de homogeneidade para a C1 __________________________ 21

    Tabela 5.2 Anlise de homogeneidade para a C2 __________________________ 21

    Tabela 5.3 Anlise de homogeneidade para a C3 __________________________ 22

    Tabela 5.4 Anlise de homogeneidade para a C4 __________________________ 22

    Tabela 5.5 Descoramento em t = 72 h para os diferentes pH iniciais __________ 30

  • ix

    SUMRIO

    Lista de Figuras _____________________________________________________ vii

    Lista de Tabelas ____________________________________________________ viii

    1 INTRODUO ____________________________________________________ 1

    2 OBJETIVOS _______________________________________________________ 3

    2.1 Objetivo Geral __________________________________________________ 3

    2.2 Objetivos Especficos ____________________________________________ 3

    3 REVISO BIBLIOGRFICA _________________________________________ 4

    3.1 A indstria txtil ________________________________________________ 4

    3.1.1 Efluentes txteis _____________________________________________ 5

    3.2 Corantes _______________________________________________________ 7

    3.2.1 Classificao dos corantes _____________________________________ 8

    3.2.2 Drimaren Laranja Cl-3R _______________________________________ 9

    3.3 Mtodos de tratamento de efluentes coloridos _________________________ 9

    3.3.1 Processos Oxidativos Avanados (POAs) __________________