Otimização dos processos de Fenton e foto-Fenton para remoção de AOX do efluente do branqueamento de pasta kraft

Abstract

O branqueamento da pasta de papel é uma importante fonte de emissão de compostos orgânicos halogenados adsorvíveis (AOX) para o meio ambiente. Neste trabalho, o efluente de branqueamento de uma indústria de pasta e papel real foi tratado pelos processos de Fenton e foto-Fenton, de forma a otimizar as condições operacionais de [H2O2] (20-250 mM), [Fe2+] (1-16 mM) e tempo de tratamento (5-30 min), que permitem atingir diferentes remoções-alvo de AOX. A escolha da solução ótima incidiu, em última análise, sobre o menor custo operacional. Em paralelo, o efeito do tratamento na CQO, na CBO5, no teor de cor e na toxicidade do efluente (inibição do crescimento da Lemna minor) também foi quantificado. Ambos os processos mostraram potencial para degradar AOX da corrente processual estudada (85-90%). Cinco minutos de tratamento pelo processo de Fenton foram suficientes para promover uma remoção máxima de AOX de 85% para [H2O2]=168 e [Fe2+]=11 mM. Contudo, um ligeiro aumento do tempo de reação para 10 minutos permitiu atingir a mesma remoção de forma mais económica ([H2O2]=173 mM e [Fe2+]=9 mM - 63,2€.m-3efluente tratado). Para além de AOX, nestas condições, ocorreu também remoção de CQO (≈35%) e a cor verdadeira do efluente melhorou ou permaneceu praticamente inalterada. O processo de foto-Fenton foi ainda mais eficiente que o processo de Fenton, atingindo remoções de AOX mais elevadas (≈90%) com menos custos operacionais tanto para um tempo de tratamento de 5 minutos como de 10 minutos ([H2O2]=203 mM e [Fe2+]=2 mM – 53,1€.m-3efluente tratado; e [H2O2]=138 mM e [Fe2+]=1 mM – 37,5€.m-3efluente tratado, respetivamente). Como extra, este processo promoveu uma remoção complementar de CQO (≈35-45%), CBO5 (≈60%) e cor (≈40-85%). Os resultados dos testes ecotoxicológicos sugerem que ambos os processos poderão estar a induzir toxicidade no efluente tratado.

Paper pulp bleaching is an important source of adsorbable halogenated organic compounds (AOX) for the environment. In this work, the bleaching effluent from a real pulp and paper industry was treated by the Fenton and photo-Fenton processes, in order to optimize the operating conditions of [H2O2] (20-250 mM), [Fe2+] (1- 16 mM) and treatment time (5-30 min), which allow different targeted removal of AOX. The choice of solution ultimately focused on lower operating costs. In parallel, the treatment effect on COD, BOD5, color content and effluent toxicity (inhibition of Lemna minor growth) was also quantified. Both processes showed potential to degrade AOX of the studied wastewater (85- 90%). Five minutes of treatment by Fenton process were sufficient to promote an 85% maximum removal of AOX to [H2O2] = 168 and [Fe2+] = 11 mM. However, a slight increase in the reaction time to 10 minutes allowed the same removal to be achieved more economically ([H2O2] = 173 mM and [Fe2+] = 9 mM – 63,2€. m-3 treated wastewater). In addition to AOX, it was also removed COD (≈35%) under these conditions and the true color of the effluent improved or remained almost unchanged. The photo-Fenton process was even more efficient than the Fenton process, achieving higher AOX removals (≈90%) with lower operating costs for both 5 and 10 minute time (H2O2]=203 mM e [Fe2+]=2 mM – 53,1€.m-3treated wasttewater; e [H2O2]=138 mM e [Fe2+]=1 mM – 37,5€.m-3treated wastewater ,respectively). Additionally, this process promoted a complementary removal of COD (≈35- 45%), BOD5 (60%) and color (≈40-85%). Results of the ecotoxicological tests suggest that both processes may be inducing toxicity in the treated wastewater.