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 Tratamento de efluentes industriais por processos físico-químicos
Please use this identifier to cite or link to this item http://hdl.handle.net/10773/3112

title: Tratamento de efluentes industriais por processos físico-químicos
authors: Mendes, Vasco Rafael Marques
advisors: Pinto, José Joaquim Costa Cruz
keywords: Engenharia química
Tratamento de efluentes
Efluentes industriais
Reacções de oxidação
Reacções de redução
issue date: 2009
publisher: Universidade de Aveiro
abstract: A cinética da redução de crómio (VI) a crómio (III) pelo bissulfito de sódio (NaHSO3) foi estudada num reactor batch (regime descontínuo), para uma gama de concentrações de reagentes e temperaturas. Atingiu-se uma eficiência de remoção de Cr(VI) de 99,99% (100%) para uma concentração de bissulfito igual a 30% (0,3 M), para um tempo de reacção de 18 minutos a 17ºC (pH<2,5 e agitação não muito vigorosa). A redução de crómio hexavalente (Cr6+) teve lugar, na presença de adição de bissulfito de sódio seguindo uma cinética de ordem n=0,35. A velocidade de redução de Cr(VI) aumentou com o aumento de concentração de bissulfito de sódio aplicada e com o aumento de temperatura para valores iguais ou superiores a 45ºC. Os coeficientes de velocidade k (ordem n=0,35) determinados, foram de 8,36; 2,48 e 1,43 mg0,65.L-0,65.min-1 para dosagens de bissulfito de sódio de 0,3; 0,15; e 0,075 a 17ºC, respectivamente (pH <2,5). Tendo em conta o estudo do efeito da variação de temperatura de operação, os coeficientes de velocidade k (ordem n=0,35) determinados, foram de 8,36; 8,22 e 9,02 mg0,65.L-0,65.min-1 para as temperaturas de 17, 30 e 45ºC respectivamente (pH <2,5) Segundo a equação de Arrhenius, a energia de activação de 2,55 kJ/mol e o factor pré-exponencial de 23,7 mg0,65.L-0,65.min-1 foram resultados obtidos para uma gama de temperaturas situadas entre 290 – 318 K. A cinética da oxidação de cianetos pelo hipoclorito de sódio (NaOCl) foi estudada num reactor batch (regime descontínuo) para uma gama de concentrações de reagentes e temperaturas. Atingiu-se uma eficiência de oxidação de CN- de 96,2% para uma concentração de hipoclorito igual a 13% (0,13 M), sendo o tempo de reacção de 15 minutos a 18ºC (pH> 11 e agitação não muito vigorosa). A oxidação de CN- surge com a adição de hipoclorito de sódio e de soda cáustica seguindo uma cinética de pseudo - primeira ordem. A velocidade de oxidação de CN- aumentou com o aumento de concentração de hipoclorito de sódio, no entanto não foi afectada tendo em conta as diferentes gamas de temperatura aplicadas (18 – 45ºC). Os coeficientes de velocidade k’ (pseudo - primeira ordem) determinados, foram de 0,227; 0,134 e 0,0907 min-1 para dosagens de hipoclorito de sódio de 0,13; 0,065 e 0,0325; respectivamente (pH> 11 e T= 18ºC). Relativamente ao resultado do estudo do efeito da variação de temperatura de operação, os coeficientes de velocidade k’ (pseudo - primeira ordem) determinados, foram de 0,227; 0,170 e 0.127 min-1 para as temperaturas de 18, 30 e 45ºC respectivamente (pH> 11 e NaOCl a 0,13 M) Tendo em conta a equação de Arrhenius, a energia de activação de 15,1 kJ/mol e o factor pré-exponencial de 2,26×10+3 min-1 foram obtidas para uma gama de temperaturas situadas entre 291 – 318 K. Através de um conjunto de ensaios de Jar – Test testados ao nível laboratorial, realizou-se um estudo visando a optimização da remoção de metais (Fe e Ni) em efluentes com concentrações elevadas dos mesmo (3 000,00 < Fe < 75 000,00 mg/L e 500,00 < Ni < 1 600,00 mg/L). Para tal, foi testado um conjunto de diferentes tipos de neutralizantes e coagulantes com o objectivo de determinar e optimizar a dosagem e pH de operação, bem como determinar a sequência óptima de adição de reagentes. A análise e caracterização de lamas são um processo fundamental para futura classificação e possível minimização de alguns aspectos económicos. Para tal, efectuou-se um estudo quanto à caracterização e classificação de uma amostra de lama proveniente da zona de processo de tratamento. Tendo em conta os valores obtidos da análise sobre o resíduo (ataque ácido) e o eluato efectuada à amostra de lama e a respectiva comparação com os valores mínimos estipulados por lei, verifica-se que esta se insere na classe de lamas não perigosas. ABSTRACT: The kinetic of Cr(VI) reduction to Cr(III) by sodium bisulphite was studied in a batch reactor for a range of temperatures and reagent concentration. Nearly 99,99% removal efficiency for Cr(VI) was achieved when bisulphite concentration was 0,3 M, during 18 minutes of reaction time at 17ºC and with a pH < 2,5. The Cr(VI) reduction followed a n=0,35 order kinetic with addition of redactor agent (NaHSO3). The Cr(VI) reduction rate increased with the increasing of sodium bisulphite dosage and with the temperature above 45ºC. The rate coefficients “k”(n=0,35), were determined as 8,36; 2,48 and 1,43 mg0,65.L-0,65.min-1 when the bisulphite dosages were 0,3; 0,15 and 0,075 M at 17ºC and pH< 2,5, respectively. Taking into account the study of the temperature range effect, the rate coefficients “k”(n=0,35), were determined as 8,36; 8,22 and 9,02 mg0,65.L-0,65.min-1 for temperature range of 17, 30 and 45ºC at pH< 2,5 and NaHSO3 (0,3 M). According to the Arrhenius equation, the activation energy of 2,55 kJ/mol and the pré-exponencial factor 23,7 mg0,65.L-0,65.min-1 were obtained for a temperature range of 290 – 318 K. The kinetic of cyanide oxidation by sodium hypochlorite was studied in a batch reactor for a range of temperatures and reagent concentration. Nearly 96,2% removal efficiency for CN- was achieved when hypochlorite concentration was 0,13 M, during 15 minutes of reaction time at 18ºC and with a pH > 11. The cyanide oxidation took place with a overage of sodium hypochlorite and soda concentrations, following a pseudo-first order kinetic. The cyanide oxidation rate increased with the increasing of sodium hypochlorite dosage. However wasn’t effected for the temperature range applied. The pseudo-first order rate coefficients (k’), were determined as 0,227; 0,134 and 0,0907 min-1 when the hypochlorite dosages were 0,13; 0,065 and 0,0325 M at 18ºC and pH > 11, respectively. Taking into account the study of the temperature range effect, the rate coefficients (k’), were determined as 0,227; 0,170 and 0,127 min-1 for temperature range of 18, 30 and 45ºC at pH > 11 and NaOCl (0,13 M). According to the Arrhenius equation, the activation energy of 15,1 kJ/mol and the pré-exponencial factor 2,26×10+3 min-1 were obtained for a temperature range of 291 – 318 K. According to a group of laboratorial testing (Jar – Test), the optimization study of removal metals was performed in concentrate effluents (3000,00 < Fe < 75000,00 mg/L and 500,00 < Ni < 1600,00 mg/L). Therefore, a group of different sort of neutralizing and coagulants were tested, in order to determine and optimize the dosage end pH operation, and determine the optimal sequence of adding reagents. The analysis and characterization of sludge are the key process for further classification and possible minimization of some economic aspects. To this end, a study for characterization and classification of a sample of sludge from process treatment area was performed. Taking account the values of the analysis on the residual (acid attack) and eluate made of sludge, by the comparison with the minimum prescribe by law, notes that this is classified as non – hazardous sludge.
description: Mestrado em Engenharia Química
URI: http://hdl.handle.net/10773/3112
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