Estudo e desenvolvimento de uma unidade de eletro-oxidação para remoção de compostos recalcitrantes em efluentes industriais

Abstract

The main purpose of the present work is the analysis and development of an electro-oxidation process with activated carbon that gives it a third dimension (EO3D). This dissertation was developed in a business environment, in VentilAQUA S.A. As case study, a synthetic effluent with a common dye in the textile industry (methylene blue, MB) was used.Initially, the most relevant variables of the process, namely flow rate, current intensity and electrical conductivity were identified. Using a Design of Experiments (DOE), their statistical relevance was evaluated. As a result, the factors identified as relevant were the flow rate and current intensity. Thus, a multiple linear regression model was constructed. The model was validated with experimental results not used in its construction. In addition, two simpler models (with fewer factors) were also proposed, that are able to properly describe the behavior of the system. Based on DOE results, additional tests were performed using smaller flow rates (longer residence times) than those previously tested. In this case it was possible to obtain MB removal efficiencies around 67%, for a flow rate of 2.4 L / h and a current intensity of 1.5 A.The 3D electro-oxidation was also evaluated as a technique for the regeneration of saturated activated carbon. The regeneration treatment involved two saturation cycles (24 h each) and one regeneration cycle (1 h). The results obtained are promising since the regenerated activated carbon showed adsorption capacity of about 90%.Overall, this study allowed to conclude that EO3D has potential, not only for textile industry wastewater treatment, but also for the regeneration of previously saturated activated carbon.

O principal objetivo deste trabalho é a análise e desenvolvimento de um processo de eletro-oxidação com carvão ativado que lhe confere uma terceira dimensão (EO3D). O trabalho foi desenvolvido em ambiente empresarial, na VentilAQUA S.A. Como caso de estudo foi utilizado um efluente sintético com um corante comum na indústria têxtil (azul de metileno, AM).Numa primeira fase, foram identificadas as variáveis potencialmente mais relevantes do processo, designadamente o caudal, a intensidade de corrente e a condutividade elétrica. Com recurso a um desenho de experiências (DOE) foi avaliada a sua relevância estatística. Na prática os fatores identificados como relevantes foram o caudal e a intensidade de corrente. Assim, foi contruído um modelo de regressão linear múltipla. O modelo foi validado com resultados experimentais não utilizados na sua construção. Adicionalmente, foram também propostos dois modelos mais simples (com menos fatores), que permitem também descrever adequadamente o comportamento do sistema. Com base nos resultados do DOE, foram realizados testes adicionais utilizando caudais menores (maiores tempos de residência) do que os anteriormente testados. Neste caso foi possível obter eficiências de remoção de AM da ordem dos 67%, para um caudal de 2,4 L/h e uma intensidade de corrente de 1,5 A.A eletro-oxidação 3D foi também avaliada como técnica de regeneração de carvão ativado saturado. O tratamento de regeneração envolveu dois ciclos de saturação (24 h cada) e um de regeneração (1 h). Os resultados obtidos são promissores dado que o carvão ativado regenerado revelou capacidade de adsorção de cerca de 90%.Globalmente, este estudo permitiu concluir que a EO3D tem potencial, não só para a depuração de efluentes da indústria têxtil, como também para a regeneração de carvão ativado previamente saturado.