Fraccionamento de substâncias húmicas provenientes de efuentes de fabrico de pasta Kraft lançados em águas costeiras

Abstract

Os objectivos gerais do presente trabalho consistiram na caracterização estrutural da matéria orgânica dissolvida do efluente global de uma fábrica de pasta de papel e na estimativa da gama de tamanhos moleculares dessa matéria orgânica. A estimativa da gama de tamanhos moleculares foi efectuada pela aplicação da técnica de ultrafiltração, em conjunto com a utilização de equações matemáticas que modelam a permeação de solutos através de membranas de ultrafiltração.

A aplicação de modelos matemáticos de permeação em simulações de processos de permeação de misturas de compostos orgânicos através de membranas de ultrafiltração permitiu avaliar o efeito dos diferentes solutos, com diferentes concentrações e diferentes coeficientes de permeação individuais, nos coeficientes de permeação das misturas e na eficiência do fraccionamento das misturas pela técnica de ultrafiltração.

A ultrafiltração sequencial, por uma série de membranas, de amostras de ácidos fúlvicos e de ácidos húmicos do efluente fabril e a aplicação de modelos matemáticos de permeação mostraram que ~40 % dos ácidos fúlvicos apresentam tamanho molecular inferior a 5 kDa e que ~30% dos ácidos húmicos apresentam tamanho molecular superior a 50 kDa. Contudo, é também sugerida a formação de associações entre os compostos lenhinocelulósicos nas fracções de maior tamanho molecular dos ácidos húmicos.

A caracterização estrutural sumária da matéria orgânica dissolvida do efluente revelou o elevado carácter aromático deste tipo de matéria orgânica e a presença de unidades estruturais típicas de lenhinas. A caracterização espectroscópica das fracções dos ácidos fúlvicos e dos ácidos húmicos, obtidas pela técnica de ultrafiltração, revelou que estas continuam a ser misturas complexas, aliando às diferenças de tamanhos moleculares uma distribuição heterogénea de grupos funcionais e de estruturas.

The main purposes of this work were to obtain a structural characterisation and an estimative of the molecular size distribution of the dissolved organic matter from a bleached Kraft pulp mill effluent. Ultrafiltration techniques and mathematical permeation models, which describe solutes permeation through ultrafiltration membranes, were applied in order to obtain an estimative of the molecular size distribution.

The permeation of theoretical mixtures of organic compounds through ultrafiltration membranes was simulated through the application of mathematical permeation models. These simulations allowed understanding how the mixture permeation coefficient is affected by each single solute, with different concentration and different permeation coefficient.

Samples of fulvic and humic acids from the pulp mill effluent were subjected to sequential ultrafiltration through a series of membranes. The application of the mathematical models showed that ~40% of fulvic acids presents molecular sizes lower than 5 kDa and that ~30% of humic acids have molecular sizes higher than 50 kDa. Additional fractionation schemes suggested that the humic acids organic constituents form associations in aqueous solutions, which are dissociated upon dilution.

The structural characterization of the dissolved organic matter from the effluent shows both the presence of relatively high content of aromatic carbons and the presence of lignin derived structural moieties. The spectroscopic characterization of the fulvic acids and humic acids size fractions reveals that they still hold a very complex mixture of compounds with an unevenly distribution of both carbohydrate and aromatic substructures.