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Andréa Moura Bernardes

2013

Processos eletroquímicos para o tratamento de água visando o reúso de água industrial

Porto Alegre

Recursos Hídricos no Brasil

EVOLUÇÃO DA POPULAÇÃO

Habitantes em 2012: 200 milhões de habitantes

urbanos: 168 milhões de habitantes

rurais: 32 milhões de habitantes

Habitantes em 1950: 52 milhões de habitantes

urbanos : 19 milhões de habitantes

rurais : 33 milhões de habitantes

Múltiplos Usos da Água

http://www.acinh.com.br/download/Presente%20Futuro%20Rio%20dos%20Sinos.pdf

Tensões e conflitos pelo uso compartilhado da água


Conflito pelo uso das água

Múltiplos Usos da Água


• A qualidade das águas utilizadas para o

abastecimento público não apresenta muitas vezes

características compatíveis com as necessárias a

um uso industrial.

• Para cada uso específico da água devem serestabelecidos parâmetros de qualidade adequados.Desta forma, um tratamento de potabilização daágua pode não ser o mais adequado para o uso emprocessos que exijam água desmineralizada.

• A gestão de águas mais eficiente é aquela que aplicaum tratamento de águas compatível com o usosubseqüente.

Variáveis de Qualidade da Água

– Variáveis Físicas

– Variáveis Químicas

– Variáveis Microbiológicas

– Variáveis Toxicológicas

Aplicações da Água Reciclada

(em função da qualidade da água reciclada )

– Irrigação paisagística

– Irrigação de campos para cultivos

– Usos industriais: refrigeração, alimentação de caldeiras, água de processamento.

– Recarga de aqüíferos

– Usos urbanos não-potáveis: irrigação paisagística, combate ao fogo, descarga de vasos sanitários, sistemas de ar condicionado, lavagem de veículos, lavagem de ruas e pontos de ônibus, etc.

– Finalidades ambientais: aumento de vazão em cursos de água, aplicação em pântanos, terras alagadas, indústrias de pesca.

– Usos diversos: aqüicultura, construções, controle de poeira, dessedentação de animais.

• qualidade inicial da água/efluentes

• o fim a que se destina

• padrões estabelecidos na legislação.

Processos de

tratamento de águas e

efluentes

Processos

Convencionais

de Tratamento

de Efluentes

Processos

Físico-Químicos:

Coagulação/

Floculação/

Sedimentação/

Flotação

Processos

Biológicos:

Aeróbios e

Anaeróbios

Lodos Efluentes tratados Lodos Efluentes tratados

Qualidade para Reúso?? (COT, SD, SS, ST....)

Processos

de Tratamento

de Efluentes

visando REÚSO

Processos

de Membranas

Processos

Oxidativos

Avançados

PROCESSO FORÇA MOTRIZ RETIDO PERMEADO

Microfiltração ΔP (0,5 a 2 bar) Material em Suspensão,

bactérias (M > 500000,

0,01µm)

Água e Sólidos

Dissolvidos

Ultrafiltração ΔP (1 a 7 bar) Colóides,

macromoléculas

(M > 2000)

Água, sais e

compostos de baixa

massa molar

Nanofiltração ΔP (5 a 25 bar) Moléculas (300<M<2000) Água, sais e

compostos de baixa

massa molar

Osmose

Reversa

ΔP (15 a 80 bar) Todo material solúvel ou

em suspensão

Água, solvente

Diálise ΔC Substâncias com M>5000 Íons e orgânicos de

baixa massa molar

Eletrodiálise ΔE Água e compostos não

iônicos

Íons

PROCESSOS DE SEPARAÇÃO COM MEMBRANAS

Eletrodiálise em planta piloto

Ensaio de ED - Planta-Piloto

Tecnoimpianti – modelo TI-1624

Reservatórios

Painel de Controle

Stack

24

Ensaio de ED

Painel de Controle

10 V

Controle de Condutividade

Controle de Corrente

25

Ensaio de ED

Reservatórios

2,5 L

100 L/h

26

Ensaio de ED

Stack

Aniônica Catiônica

Ionics

Ti/Pt

170cm²

27

Ensaio de ED

Stack

Aniônica Catiônica Separadores

Eletrodo

28

10 V

MEMBRANAS ÍON-SELETIVAS

• CATIÔNICA – NAFION 450 (DuPont) Grupo funcional negativo SO3-

• ANIÔNICA – SELEMION AMV (Asahi Glass) Grupo funcional positivo NH3+

CH CH2 CH2CH CH2CH CH2CH

CH2

N+R3.Cl-

CH2 CH2 CH2CH

CH2N+R3

Cl-.

[(CF2 CF

CF3

CF2)m CF2]n

(OCF2 CF)p O(CF2)q SO3-H+

+

-

-

ÂnodoCátodo

Solução concentrada

Solução diluída

Ânion

Cátion

Membrana aniônica

Membrana catiônica

Sistema de eletrodiálise

-

-+

+-

+

-+

-

+

+

- -

+

+

- -

+

+

- -

+

+

- -

+

-

-+

+-

+

Processos

de Tratamento

de Efluentes

visando REÚSO

Processos

de Membranas

Processos

Oxidativos

Avançados

Processos Oxidativos Avançados (POAs)

• Potencial eletroquímico dos agentes oxidantes mais utilizados.

Agente Oxidante Potencial Eletroquímico (V)

Flúor 3,06

Radical Hidroxila 2,80

Oxigênio (atômico) 2,42

Ozônio 2,08

Peróxido de hidrogênio 1,78

Hipoclorito 1,49

Cloro 1,36

Dióxido de cloro 1,27

Oxigênio (molecular) 1,23

POAs (FORMAÇÃO DO RADICAL HIDROXILA)

• Ozônio + radiação ultravioleta (O3/UV)

• Ozônio e peróxido de hidrogênio, na ausência (O3/H2O2) ou presença

de radiação ultravioleta (O3/H2O2/UV), ou simplesmente utilizando-se um

meio fortemente alcalino (O3/pH elevado).

• Peróxido de hidrogênio + radiação UV

• Peróxido de hidrogênio e sais ferrosos (Reagente de Fenton)

• Foto-Fenton

• Ultrassom (clivagem da molécula de água com formação de radicais

hidroxila) .

• Fotocatálise heterogênea (TiO2/UV)

• Fotoeletrooxidação (Eletrólise + Fotocatálise heterogênea)

(A) formação dos radicais hidroxilas (•OH) na superfície do eletrodo

(B)oxidação dos compostos orgânicos

Bertazzoli, R.; Pelegrini, R., “Descoloração e Degradação de Poluentes Orgânicos em Soluções Aquosas através

do Processo Fotoeletroquímico”, Química Nova, vol. 35, p. 477-482, 2002

Fotoeletrooxidação

• Vantagens POAs:

– Não trocam o contaminante de fase, e sim o

transformam quimicamente;

– possibilidade de mineralização completa

(destruição) do contaminante.

• Desvantagens POAs:

– Formação de subprodutos de reação;

– podem necessitar de grande tempo de retenção;

– custo elevado quando comparado, por exemplo,

aos processos biológicos.

TRATAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS : REÚSO DE ÁGUA E PRODUTOS QUÍMICOS

Membranas

Eletrodiálise

Nanofiltração

Processos Oxidativos Avançados


Eletrólise


Águas Potáveis

Drenagem Ácida de Minas

Efluentes contendo metais

Efluentes de Curtume

Efluentes de Refinaria

Efluentes da Produção de Coque

Efluentes contaminados com Fenóis

Efluentes de Vinícolas

Efluentes contendo Surfactantes

BOSKO, M. L. ; RODRIGUES, M. A. S. ; FERREIRA, J. Z. ; Eduardo Miro ; Bernardes,

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SANEPAR - CURITIBA

SANEPAR - ADRIANÓPOLIS


Membranas

Águas Potáveis









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Águas Potáveis









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Águas Potáveis









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Águas Potáveis









REGAP – MG

PETROBRÁS


Águas Potáveis









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Águas Potáveis









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Águas Potáveis









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Águas Potáveis


Efluentes de Galvanoplastia







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Membranas

Eletrodiálise

Nanofiltração

Processos Oxidativos Avançados


Eletrólise

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