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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Aplicação do processo de eletrodiálise na remoção de cromo em efluente sintético advindo de biorreator anaeróbio
Author: Santos, Camila Silveira Lamanes dos
First Advisor: Resende, Miriam Maria de
First coorientator: Cardoso, Vicelma Luiz
First member of the Committee: Vieira, Patrícia Angélica
Second member of the Committee: Madrona, Grasiele Scaramal
Third member of the Committee: Bailão, Elisa Flávia Luiz Cardoso
Summary: A poluição e contaminação dos recursos hídricos por resíduos de processos produtivos é um problema mundial que surgiu a partir da Revolução Industrial, mas apenas nas últimas décadas a preocupação com a destinação dos efluentes contaminados começou a ser uma preocupação devido à escassez de recursos naturais como, por exemplo, da água. Alguns processos podem ser utilizados no tratamento de efluentes como, por exemplo, a eletrodiálise, que é uma técnica de separação por membranas iônicas, ou seja, que possuem cargas em sua matriz, e tem sido considerada por muitos como uma das mais promissoras tecnologias limpas. Nesta técnica, os íons que não conseguem ser retidos pelas membranas catiônicas ou aniônicas são transportados da alimentação (solução diluída) para a solução concentrada por influência da corrente elétrica gerada por uma fonte através de uma diferença de potencial. A grande vantagem desse método é tratar grandes volumes de efluentes gerando como resíduo final um pequeno volume de solução contaminada com grandes concentrações de íons tóxicos. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar a eletrodiálise no tratamento de efluentes sintéticos provenientes de curtumes, os quais são contaminados com cromo (VI) na forma do íon Cr2O7-2. Para tanto, as concentrações inicias de cromo hexavalente foram determinadas a partir de um estudo prévio em biorreator anaeróbio, sendo adotado os valores de 10, 65 e 100 mg/L e o eletrólito empregado foi uma solução de Na2SO4 0,25 M. Avaliou-se a densidade de corrente limite da eletrodiálise, a vazão ótima de operação do sistema, a eficiência da eletrodiálise com e sem aplicação de corrente elétrica, bem como o impacto da saturação da solução concentrada no processo. Além disso, também foram estudadas estimativas para a resistência do empilhamento e do rendimento columbiométrico. Os melhores resultados forneceram como densidade de corrente limite 0,0005 A.cm-2, vazão ótima de operação 20-60-60 L/h para eletrólito, alimentação e solução concentrada, respectivamente. Foi possível verificar que a eletrodiálise com aplicação de corrente é mais eficiente do que na ausência de corrente elétrica, tendo em média mais de 90% de extração percentual de cromo hexavalente da solução diluída, pois a corrente elétrica atuou como um agente de limpeza, removendo íons das membranas quando essas já estavam saturadas, o que permite que mais volume de efluente possa entrar na unidade para receber tratamento. Em relação à solução concentrada, que no início do processo foi água destilada, percebeu-se que a máxima concentração que essa pode ter de Cr (VI) foi aproximadamente 570 mg/L de cromo (VI), pois após esse valor não foi mais possível ter a remoção de íons da alimentação mesmo com as membranas limpas. A maior estimativa da resistência elétrica ao empilhamento encontrada foi 2,1 Ohm.cm² e do rendimento columbiométrico 0,36. Por fim, sugere-se que a eletrodiálise pode ser uma técnica promissora para tratamento de efluentes contaminados com cromo, pois quando foi aplicada corrente elétrica foi possível tratar 78 litros de efluentes, gerando como resíduo apenas 4 litros uma solução contaminada, ou seja, 5% do volume total tratado. Existe ainda a possibilidade de recuperação do metal presente nesses 4 L de resíduo final, o qual poderia voltar para o processo produtivo.
Abstract: Pollution and contamination of water resources by productive processes is a global problem that has emerged since the Industrial Revolution, but only in recent decades has the concern about the disposal of contaminated effluents started to be a concern due to the scarcity of natural resources such as, for example, water. Some processes can be used in the treatment of effluents, such as electrodialysis, which is a separation technique by ionic membranes, that is, that have loads in its matrix, and has been considered by many as one of the most promising clean technologies. In this technique, ions that can not be retained by the cationic or anionic membranes are transported from the feed (diluted solution) to the concentrated solution by the influence of the electric current generated by a source with a potential difference. The big advantage of this method is to treat large volumes of effluents generating as final residue a small volume of solution contaminated with large concentrations of toxic ions. Thus,this work aimed to evaluate the electrodialysis in treating of synthetic effluents from tanneries, which are contaminated with chromium (VI) in the form of ion Cr2O7-2. To this end, the initial concentrations of hexavalent chromium were determined from a previous study in anaerobic bioreactor, using values of 10, 65 and 100 mg/L and the electrolyte used was a solution of 0.25 M Na2SO4. It evaluated the current density limit of electrodialysis, the optimal flow system operation, the efficiency of the electrodialysis with and without the application of electric current, as well as the impact of the saturation of the concentrated solution in the process. In addition, estimates for stacking resistance and columbiometric yield were also studied. The best results provided as a current density limit 0.0005 A.cm-2, great flow operating 20-60-60 L / h for electrolyte, feed and concentrated solution, respectively. It was possible to verify that the electrodialysis with current application is more efficient than in the absence of electric current, having more than 90% hexavalent chromium percentage extraction of the diluted solution, since the electric current acted as a cleaning agent, removing ions of the membranes when tthese were already saturated, which allows more volume of wastewater that can enter the unit to receive treatment. Regarding the concentrated solution, which early in the process was distilled water, it was noticed that the maximum concentration that could have to Cr (VI) was approximately 570 mg/L of chromium (VI), because after this value was no longer possible to have ions removed from the feed even with the membranes clean. The highest estimate of the electrical resistance to the stacking was 2.1 Ohm.cm² and the columbiometric yield 0.36. Finally, it is suggested that electrodialysis can be a promising technique for the treatment of effluents contaminated with chromium, because when electric current was applied it was possible to treat 78 liters of effluents, generating as a residue only 4 liters a contaminated solution, that is, 5 % of total volume treated. There is also the possibility of recovering the metal present in these 4 L of final residue, which could return to the production process.
Keywords: Engenharia química
Águas residuais - Purificação
Separação (Tecnologia)
Eletrodiálise
Remoção de Cr (VI)
Solução concentrada
Solução diluída
Densidade de corrente limite
Membranas íons seletivas
Extração percentual.
Cr (VI) removal
Concentrated solution
Diluted solution
Current density limit
Selective ion membranes
Percent extraction
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: SANTOS, Camila Silveira Lamanes dos. Aplicação do processo de eletrodiálise na remoção de cromo em efluente sintético advindo de biorreator anaeróbio. 2016. 64 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2016.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/18209
Date of defense: 15-Feb-2016
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