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Luiz Alberto Cesar Teixeira
Professor Associado da PUC-Rio e Consultor da Peróxidos do Brasil
P&D na PUC-Rio em Trat. Águas e Efluentes e Possibilidades de Projetos Visando ao Reuso
Abril 2008
Departamento de Ciência dos Materiais
e Metalurgia
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• Áreas de atuação:– Descontaminação de Efluentes Industriais– Tratamento de Soluções de Processos– Tratamento de Águas
Técnicas EmpregadasOxidação Química (direta e avançada)
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Tratamento Oxidativo de Águas e Efluentes
•• ConversãoConversão de de poluentespoluentes em em produtosprodutos finaisfinais nãonão--poluentespoluentes
•• ConversãoConversão poluentespoluentes em em substânciassubstâncias biobio--degraddegradááveisveis
•• RemoRemoççãoão de de corcor e odore odor
•• PrecipitaPrecipitaççãoão de de certoscertos metaismetais pesadospesados
• TratamentoTratamento ppóóss--biolbiolóógicogico de de poluentespoluentes recalcitrantesrecalcitrantes
•• AAççãoão biocidabiocida sobresobre micrmicróóbiosbios e e algasalgas
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Escolha de Oxidantes no Caminho para a Produção + Limpa
Oxidantes Contaminantes
• Cloro/ Hipoclorito
• Ácido Nítrico / Nitratos
• Permanganato
Oxidantes Limpos
• Oxigênio
• Ozônio
• Peróxido de Hidrogênio
• Processos de OxidaçãoAvançada (Radicais HO.)
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CaracterCaracteríísticassticas dos dos OxidantesOxidantes LimposLimpos
Oxidante eo (V) S água (mg/L) Preço Investimentocapacidade capacidade Oxidante em geradoroxidativa cinética (*) US$/t do oxidante
O2 (ar compr) 1.23 10 5 sim
O2 1.23 10 400 0
H2O2 1.76 1’000’000+ 1000 0
HO. 2.80 10’000 + 1100-3500 sim
O3 2.07 15 2500 sim
(*) Capacidade Cinética >>>> -d[Contaminante]/dt = k [Contaminante]αααα [Oxidante]ββββ
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Oxidantes baseados em HOxidantes baseados em H22OO22
•• HH22OO2 2 (Aplica(Aplicaççãoão Direta)Direta)
•• HH22SOSO55 ((ÁÁcido de Caro)cido de Caro)
•• Processos Oxidativos AvanProcessos Oxidativos Avanççados (POAados (POA’’s)s)Fenton (FeFenton (Fe2+2+ + H+ H22OO22))FotoFoto--Ativado (UV + HAtivado (UV + H22OO22))Ozônio + HOzônio + H22OO22
•• ÁÁcido Peraccido Peracéético tico -- ProxitaneProxitane
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-- Estocagem e dosagem simples (produto lEstocagem e dosagem simples (produto lííquido)quido)
-- MiscibilidadeMiscibilidade total em total em ááguagua
-- Elevado Potencial RedoxElevado Potencial RedoxHH22OO2 2 + 2H+ 2H++ + 2e+ 2e-- = 2H= 2H22O O eeoo = +1.76 V= +1.76 V
-- NãoNão--contaminantecontaminante e não persistentee não persistenteBenefBenefíícios Ambientais e em Reuso de cios Ambientais e em Reuso de ÁÁguasguas
-- Produto fabricado no Brasil em grande escalaProduto fabricado no Brasil em grande escala
PerPeróóxido de Hidrogênio Hxido de Hidrogênio H22OO22
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FFáábricabrica dada PerPeróóxidos do xidos do BrasilBrasil emem Curitiba Curitiba CapacidadeCapacidade: 120 000 t/a H: 120 000 t/a H22OO22 a 100%a 100%
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AplicaAplicaçção Diretaão Direta
Alvos: Cianetos, Sulfetos, Sulfitos, Nitritos, DQO, Metais PesadAlvos: Cianetos, Sulfetos, Sulfitos, Nitritos, DQO, Metais Pesadosos
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POA FentonPOA Fenton
Fe Fe 2+ 2+ + H+ H22OO2 2 �������� Fe Fe 3+ 3+ + OH+ OH-- + + HO HO ..
Fe Fe 3+3+ + H+ H22OO22 �������� Fe Fe 2+2+ + H+ H++ + + HOHO22..
Fe Fe 3+ 3+ + 3 OH+ 3 OH-- �������� Fe(OH)Fe(OH)33 (s) (s)
Alvos: FenAlvos: Fenóóis, Corantes, Derivados de Petris, Corantes, Derivados de Petróóleo, DQO, recalcitrantesleo, DQO, recalcitrantes
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HH22OO2 2 + 2 O+ 2 O33 �������� 3 O3 O22 + 2+ 2 HO HO ..
POA Ozônio + PerPOA Ozônio + Peróóxidoxido
Alvos: Amônia, Corantes, Recalcitrantes em geralAlvos: Amônia, Corantes, Recalcitrantes em geral
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POA / HPOA / H22OO2 2 FotoFoto--Ativado com UVAtivado com UV
HH22OO22 ++ υυυυυυυυ (UV (UV λ = λ = λ = λ = λ = λ = λ = λ = 254 nm254 nm) ) �������� 22 HOHO..
Alvos: FenAlvos: Fenóóis, Corantes, DQO, recalcitrantes em geralis, Corantes, DQO, recalcitrantes em geral
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ReaReaçções Quões Quíímicas de Aplicamicas de Aplicaçções Especões Especííficasficas
BrO3- + 3 H2O2 ���� Br- + 3 H2O + 3 O2Redução de Bromato:
NO2- + H2O2 ���� NO3
- + H2OOxidação de Nitrito:
ClO- + H2O2 ���� Cl- + H2O + O2Oxidação de Hipoclorito:
SO32- + H2O2 ���� SO4
2- + H2OOxidação de Sulfito:
H2S + 4 H2O2 ���� SO42- + 4 H2O + 2H+
HS- + 4 H2O2 ���� SO42- + 4 H2O + H+
S2- + 4 H2O2 ���� SO42- + 4 H2O
Oxidação de Sulfetos e H2S
CxHyOz + w ( H2O2 ou HO.) ���� a CO2 + b H2ORemoção de Matéria Orgânica Natural ou Sintética (Oxidação Simples e/ou Avançada):
Ca2+ + SeO32- + H2O2 = CaSeO4 (s) + H2ORemoção de Selênio (Oxidação /
Precipitação):
AsO2- + H2O2 ���� 2 H+ + AsO4
3-
2 Fe2+ + H2O2 + 2 H+ ���� 2 Fe3+ + 2 H2OFe3+ + AsO4
3- ���� FeAsO4 (s)Ca2+ + AsO4
3- ���� Ca3(AsO4)2 (s)
Remoção de Arsênio (Oxidação / Precipitação):
Mn2+ + H2O2 + 2 OH- ���� MnO2 (s) + 2 H2ORemoção de Manganês (Oxidação / Precipitação):
Fe2+ + ½ H2O2 + 2 OH- ���� Fe(OH)3 (s)Remoção de Ferro (Oxidação / Precipitação):
Reação Aplicação
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Organismos Vivos e Organismos Vivos e MetabMetabóólitoslitos
Baixas dosagens de H2O2 conjugadas a condições hidrodinâmicas podem evitar a proliferação do mexilhão dourado em reservatórios dutos e equipamentos.
Controle de moluscos mexilhão dourado (Oxidação):
Em termos de oxidação química, apenas os processos de oxidação avançada são capazes de oxidar as toxinas dissolvidas.
Remoção de Toxinas Extracelulares (Oxidação Avançada):
Em termos de oxidação química, apenas os processos de oxidação avançada são capazes de remover MIB e Geosmina.
Remoção de MIB e Geosmina (Oxidação Avançada):
Baixas dosagens de H2O2 aplicado diretamente sobre o espelho d´água de reservatórios evita a proliferação de cianobactérias tóxicas.
Controle de Cianobactérias (Algas Verdes-Azuis) (Oxidação):
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Figura 1: Canal de captação de água bruta do lago Ijssel que recebe contribuição de água do Rio Reno
Figura 2: Alimentação da Coagulação
ETA da PWN de Andijk em Enkhuizen (norte da Holanda)
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Figura 3: Filtração após coagulação, floculação e decantação
Figura 4: Quatro Foto-reatores com UV + H2O2 em série em uma das 3 linhas.
Figura 5: Detalhe do Foto-reator UV
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Figura 6: Área de descarga do tanker de H2O2
Figura 7: Tanque de estocagem de H2O2
Figura 8: Tanque de estocagem de H2O2
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Pré-Tratamento Oxidativo e Algicida em Represas
H2O2 no Tratamento de Água Potável SABESP / SP
20 milhões de habitantes atendidos.
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SABESP SABESP –– RepresaRepresa Rio GrandeRio Grande
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• Projetos desenvolvidos em Tratamentode Águas e Efluentes Industriais
– Remoção de As Fe + H2O2– Remoção de CN (*) H2O2, Ácido de Caro, e UV + H2O2– Remoção de U H2O2– Remoção de Fe/CN UV + H2O2– Remoção de Cr H2O2 + NaOH– Remoção de Fenóis Fe + H2O2 / UV + H2O2– Remoção de Corantes Reat´s Fe + H2O2 / UV + H2O2– Remoção de Hidrazina H2O2– Remoçao de Mn (*) H2O2– Remoção de Amônia (*) Ácido de Caro– Remoção de Boro (*) Adsorção– Trat. Água de Torres de Resfr. (*) H2O2 vs Cloro
(*) Em co-orientação com Profa. Lidia Yokoyama / EQ-UFRJ
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Exemplo de Resultados
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-- Abatimento de DQO e Cor de Efluente Proveniente de Abatimento de DQO e Cor de Efluente Proveniente de TratTrat. Biol. Biolóógicogico
Exemplo do poder da OxidaExemplo do poder da Oxidaçção Avanão Avanççadaada
Antes Após tratamentocom Sistema Fenton