processosquimicos 052009.31-43

Artigo 2

Orlene S. Costa, Neemias C. Fernandes, Srgio B. Oliveira, Alessandro R. Sousa & Eduardo Q. Siqueira

Efluentes de indstrias farmacuticas de cpsulas coloridas de gelatina apresentam cor, turbidez e carga orgnica elevadas, devendo ser tratadas conforme legislao ambiental antes de dispostas no ambiente. A remoo de cor desse efluente foi testada em jar test. Os resultados mostraram-se promissores para processo oxidativo avanado aliado coagulao, floculao e flotao com eficincia de aproximadamente 87,5 %. A avaliao de desempenho da estao de tratamento de efluente permitiu: identificar os azo-corantes como substncias causadoras da cor elevada que tornam o efluente resistente ao tratamento biolgico convencional; e definir nova sequncia de reatores para melhoramento do desempenho da ETE avaliada.

Palavras-chave: gua residuria; cpsulas de gelatina; remoo de cor. Wastewater from pharmaceutical industries of jelly coatings for colored pills presents

elevated color, turbidity, and high organic content. It must be treated before disposal, according to Brazilian public regulations. Bench experiments were conducted to remove color. The most promising results (87.5 % removal) were obtained using advanced oxidation processes followed by coagulation, flocculation and flotation. Evaluation of a full scale treatment plant also allowed the identification of azo pigments as the main cause effluent color and for the resistance to the conventional biological treatment. Also, a more efficient sequence of reactors to improve the evaluated wastewater treatment plant has been proposed.

Keywords: wastewater treatment; pharmaceutical industry; color removal.

Proposta de Tratamento para Remoo de Cor da gua Residuria de Indstria Farmacutica

de Cpsulas Coloridas de Gelatina

Jan / Jun de 2009 Revista Processos Qumicos 31

IntroduoCpsulas de gelatina so formas de dosagens

farmacuticas que possibilitam a administrao oral de substncias medicinais. Estas substncias so acondicionadas em invlucros a base de gelatina, com a finalidade de mascarar o odor e o sabor da frmula farmacutica e promover a liberao rpida de seu princpio ativo. As cpsulas de gelatina so, em geral, produzidas de duas formas: cpsulas duras e cpsulas moles1.

Cpsulas duras de gelatina so invlucros cilndricos slidos formados por duas partes, tampa e corpo, ambas com uma das extremidades aberta e outra fechada. Tampa e corpo se encaixam uma na outra. Esses invlucros so constitudos, principalmente, por gelatina e gua, podendo conter outras substncias como, por exemplo, glicerina, sorbitol, opalescentes, surfactantes, conservantes, edulcorantes, corantes autorizados e aromatizantes. Cpsulas so, normalmente, utilizadas para dosificar gros, ps ou microencapsulados. O contedo das cpsulas no deve promover a sua deteriorao, entretanto o invlucro deve ser atacado pelos sucos gstricos a fim de liberar a dosagem medicamentosa1,2.

Alguns dos resduos tpicos gerados pelas indstrias farmacuticas de produo de cpsulas duras de gelatina so aqueles provenientes da dissoluo de cpsulas defeituosas e aparas; lavagem do piso, paredes e equipamentos da linha de produo. Estes resduos normalmente so caracterizados pela cor, turbidez e carga orgnica elevadas, que devem ser removidas e/ou reduzidas antes da disposio final em um corpo receptor, de forma a atender legislaes especficas.

At o final do Sculo XIX, os tratamentos de gua disponveis no visavam remoo de cor como ponto passo importante para obteno de gua de qualidade, no havendo sequer conhecimento sobre o que causava a cor ou o que ela representava nas guas de abastecimento, sendo que cor apenas representava elevados ndices de turbidez3.

A cor caracterizada, principalmente, pela presena de colides na gua, sujeitos a reaes qumicas como oxidao e coagulao. A cor da gua, quando originada da decomposio de folhas e vegetais, no apresenta riscos sade, uma vez que conferida pela presena

de cidos hmicos e taninos em baixas concentraes. Se a cor for resultante das atividades humanas, como despejos industriais podem ser txicos e contaminar os corpos dgua muito facilmente, pois uma pequena concentrao de corantes capaz de colorir grandes volumes de gua4,5.

At recentemente no eram associados inconvenientes sanitrios presena de cor na gua, como algum tipo de toxidez ou intolerncia orgnica. A partir da comprovao, no final da Dcada de 70, de que os produtos da decomposio da matria orgnica causadores da cor, quando oxidados por tratamento com cloro, eram precursores de substncias potencialmente carcinognicas, ateno crescente passou a ser dispensada sua remoo3. Desde ento tm sido desenvolvidos diferentes mtodos para promover remoo de cor; como a fotodegradao, mtodo eletroqumico, ozonizao, coagulao qumica e outros mtodos, dentre eles os processos oxidativos avanados (POA).

Este trabalho teve como objetivo propor um tratamento de remoo de cor da gua residuria de uma indstria farmacutica de produo de cpsulas duras e coloridas de gelatina, por meio da execuo de um protocolo de avaliao do desempenho da estao de tratamento de efluente industrial.

MATERIAL E MToDoSEste trabalho foi desenvolvido em uma indstria

farmacutica produtora de cpsulas duras e coloridas de gelatina, instalada no Distrito Agroindustrial de Anpolis (DAIA). A pesquisa foi dividida em duas etapas distintas: 1) Execuo de um protocolo de avaliao de desempenho da estao de tratamento de efluentes (ETE) industriais, com objetivo de diagnosticar o problema; 2) Ensaios de tratamento das guas residurias para remoo de cor em nvel de bancada.

PRIMEIRA ETAPA: ExECuo DE PRoToCoLo PARA AVALIAo DE DESEMPENHo DA ETE

O protocolo de avaliao de desempenho da ETE seguiu as metodologias preconizadas por Von Sperling6

e Lopes, Santiago7 e foi constitudo das seguintes etapas: 1) Elaborao do fluxograma de produo das cpsulas duras e coloridas de gelatina; 2) Elaborao do lay-out

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Revista Processos Qumicos Jan / Jun de 2009 32

de processo da linha de produo; 3) Levantamento, identificao e elaborao da lista de matrias primas, sanitizantes e outros materiais utilizados no processo fabril; 4) Classificao qumica das principais substncias utilizadas na indstria; 5) Identificao da rede coletora de guas residurias; 6) Reconhecimento, identificao e elaborao do fluxograma das unidades operacionais da ETE; 7) Determinao das vazes de gua consumida e de gua residuria gerada na fbrica; 8) Verificao dos laudos de anlises fsico-qumicas do efluente; e 9) Caracterizao preliminar do efluente.

Elaborao do Fluxograma de Produo e Lay-out do Processo Fabril

Esta etapa foi desenvolvida por meio de visitas tcnicas fbrica, entrevistas com o gerente e os tcnicos responsveis pela linha de produo, registro de informaes e elaborao de croquis do processo fabril.

Levantamento, Identificao e Elaborao da Lista de Matrias Primas, Produtos Sanitizantes e outras Substncias utilizados no Processo Fabril

Uma lista de substncias (matrias primas, produtos sanitizantes e outras) foi elaborada a partir do levantamento e identificao desses produtos por meio de consultas s fichas tcnicas arquivadas na empresa, alm de questionamentos verbais com os gerentes da linha de produo e controle da garantia de qualidade e meio ambiente, funcionrios da linha de produo e operadores da ETE. Essa investigao preliminar teve incio em agosto de 2006 e finalizou-se dois meses depois. Os gerentes da linha de produo e controle da garantia de qualidade e meio ambiente e o diretor administrativo da empresa assumiram o compromisso de informa imediatamente a equipe de pesquisadores sobre qualquer mudana de produto empregado na rea de produo da empresa, durante o perodo dessa investigao.

Classificao Qumica das Principais Substncias Empregadas no Processo Fabril

Aps o levantamento e identificao das substncias utilizadas na rea de produo, realizou-se a classificao qumica dessas substncias, que poderiam fazer parte da composio das guas residurias que chegavam ETE.

Identificao do Tipo de Rede Coletora das guas Residurias

A rede coletora de efluentes industriais foi identificada por meio das plantas de projeto hidrosanitrio e informaes dos funcionrios da fbrica e operadores da ETE.

Reconhecimento, Identificao e Elaborao do Fluxograma das unidades operacionais da ETE

As etapas operacionais de tratamento do efluente industrial foram reconhecidas e identificadas a partir de visitas tcnicas ETE, verificao das plantas de projeto e entrevistas com os gerentes da empresa e operadores da estao. A partir dessas informaes, elaborou-se um fluxograma unidades operacionais da ETE.

Determinao da Vazo de gua Consumida e Efluente gerado na Fbrica

A vazo de gua consumida na indstria foi fornecida pelo gerente da linha de produo. A vazo de gua residuria que chegava estao de tratamento de efluentes no foi determinada, pois se verificou a inexistncia de um medidor de vazo na entrada da ETE.

Verificao dos Laudos das Anlises Fsico-Qumicas do Efluente Industrial

Todos os laudos das anlises fsico-qumicas do efluente industrial, desde o incio do funcionamento da ETE, foram fornecidos pelo gerente do controle da garantia de qualidade e meio ambiente. Os dados fsico-qumicos caractersticos do efluente industrial foram organizados em planilha eletrnica.

Caracterizao Preliminar do Efluente Industrial e Avaliao da Eficincia da ETE

As amostragens e as anlises do efluente industrial foram realizadas por uma empresa terceirizada, credenciada e certificada pelo rgo de fiscalizao ambiental do estado de Gois. As amostragens do efluente bruto e tratado foram do tipo composta, sendo realizadas nos meses de agosto, outubro e dezembro de 2005 e janeiro de 2006. A avaliao de desempenho operacional da ETE foi realizada por meio das anlises fsico-qumicas de DBO5, DQO, cor, turbidez, slidos totais (ST), slidos suspensos (SS), slidos dissolvidos


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totais (SDT), leos e graxas (OG), pH e temperatura; relao DQO/DBO5; e tratamento estatstico dos dados.

SEguNDA ETAPA: ENSAIoS DE REMoo DE CoR DA guA RESIDuRIA

Esta fase compreendeu aos ensaios, em nvel de bancada, das seguintes tecnologias de tratamento para remoo de cor: coagulao, floculao, sedimentao, oxidao avanada e flotao. Os testes de remoo de cor foram realizados no Laboratrio de Saneamento da Escola de Engenharia Civil (EEC) da Universidade Federal de Gois (UFG), no perodo de agosto de 2006 a agosto de 2007.

Os ensaios de remoo de cor utilizaram disperses de gelatina e gua, denominada de soluo teste, com o objetivo de simular o efluente industrial sob estudo no que tange aos aspectos de cor e turbidez. As disperses coloridas de gelatina e gua foram obtidas da dissoluo das cpsulas duras de gelatina, de diferentes cores, em gua corrente. Esta medida foi adotada visando, principalmente, simplificao dos ensaios, minimizao dos custos com a pesquisa, e salubridade dos experimentos.

Preparao da Soluo TesteUma massa de 9,6g de cpsulas duras de gelatina, de

diferentes cores (azul, branco, laranja, verde e vermelho), foi dissolvida em gua destilada aquecida, sob agitao constante, dentro de um bquer de 500mL. Esta suspenso coloidal foi transferida quantitativamente para um balo volumtrico e diluda com gua at 1L. Em seguida, nova diluio foi feita com gua de abastecimento at um volume de 13,6L, em um balde de polietileno de capacidade mxima de 15L. A soluo teste foi preparada antes da realizao de cada ensaio de remoo de cor. Aps a preparao da soluo teste, os parmetros cor aparente, turbidez e pH foram determinados em duplicidade conforme metodologia prescrita pelo Standard Methods8. Os valores de cor aparente, turbidez e pH, considerados nesse estudo, resultaram da mdia aritmtica das anlises em duplicata. As cpsulas de gelatina foram gentilmente cedidas pela empresa sob estudo.

Preparao da Soluo TesteUma massa de 9,6g de cpsulas duras de gelatina, de

diferentes cores (azul, branco, laranja, verde e vermelho),

foi dissolvida em gua destilada aquecida, sob agitao constante, dentro de um bquer de 500mL. Esta suspenso coloidal foi transferida quantitativamente para um balo volumtrico e diluda com gua at 1L. Em seguida, nova diluio foi feita com gua de abastecimento at um volume de 13,6L, em um balde de polietileno de capacidade mxima de 15L. A soluo teste foi preparada antes da realizao de cada ensaio de remoo de cor. Aps a preparao da soluo teste, os parmetros cor aparente, turbidez e pH foram determinados em duplicidade conforme metodologia prescrita pelo Standard Methods8. Os valores de cor aparente, turbidez e pH, considerados nesse estudo, resultaram da mdia aritmtica das anlises em duplicata. As cpsulas de gelatina foram gentilmente cedidas pela empresa sob estudo.

Preparao das Solues ReagentesAs seguintes solues reagentes foram preparadas:

1) Soluo de cal 1,2g/L e 2,0g/L, como agente alcalinizante9,10; 2) Soluo de cido clordrico (HCl) 4mol/L, como agente acidificante9,10; 3) Soluo de sulfato de alumnio [Al

2(SO

4)

3.18H

2O] 1,0g/L e 5,0g/L,

como agente coagulante9,10; 4) Soluo de polieletrlito catinico 0,1%, como agente floculante; e 5) Soluo de perxido de hidrognio (H

2O

2) 12%, como agente

oxidante11.

Ensaios de Coagulao, Floculao e SedimentaoAs tecnologias de tratamento de coagulao,

floculao e sedimentao foram conduzidas em equipamento jar test da marca Nova tica, modelo 218/LDB. A srie de ensaios de remoo de cor obedeceu a seguinte sequncia: 1) Alcalinizao ou acidificao da soluo teste, realizada com as solues de cal ou cido clordrico, respectivamente; 2) Transferncia da soluo teste (efluente simulado) para os jarros de 2L do jar test (Figura 1); 3) Preenchimento das cubetas dosadoras do jar test com soluo de coagulante (sulfato de alumnio); 4) Homogeneizao da soluo teste, de cada jarro, com acionamento dos impulsores rotativos do jar test; 5) Ajuste da velocidade de rotao de mistura rpida para 150rpm; 6) Adio do coagulante e incio da contagem de tempo de mistura rpida em torno de 40s; 7) Ajuste da velocidade de mistura lenta para 40rpm e incio da contagem de tempo de floculao para aproximadamente


20min ; 8) Paralisao da agitao e incio da contagem do tempo para sedimentao dos flocos formados, durante aproximadamente 20min; 9) Descarte de pequeno volume da soluo remanescente no tubo sifo de coleta de amostras; 10) Coleta de amostras de gua tratada dos jarros para anlises; 11) Medio, em duplicata, dos parmetros pH, cor aparente e turbidez.

RESuLTADoS E DISCuSSoA primeira etapa dessa investigao resultou na

avaliao de desempenho do sistema de tratamento de efluente industrial, que orientou o desenvolvimento da segunda etapa, relativa proposta de tratamento alternativo para remoo de cor das guas residurias da indstria de cpsulas de gelatina.

RESuLTADoS DA AVALIAo DE DESEMPENHo DA ETE

Nesta primeira parte do trabalho foram obtidos: 1) Fluxograma de produo e lay-out do processo fabril; 2) Listagem e classificao qumica das principais substncias empregadas no processo fabril; 3) Tipo de rede coletora do efluente industrial; 4) Fluxograma das unidades de tratamento da ETE; 5) Vazo de gua consumida e efluente gerado na fbrica; 6) Avaliao dos laudos das anlises fsico-qumicas do efluente.

Fluxograma de Produo e Lay-out de Processo das Cpsulas Duras e Coloridas de gelatina

O fluxograma de produo das cpsulas duras e coloridas de gelatina, ilustrado na Figura 2, permitiu identificar que a maior utilizao de gua ocorre no preparo das disperses de gelatina e corantes, assim como, a maior gerao de efluente acontece no perodo da

Figura 1: Equipamento jar test.

lavagem e higienizao dos tachos de mistura, reatores, maquinrios (moldadoras de cpsulas e classificadoras), pisos, bancadas e paredes. No momento da lavagem, a ETE experimenta o afluxo mximo de guas residurias que durante o perodo normal de funcionamento da fbrica se mantm constante. O lay-out de processo serviu para localizar os pontos de gerao de efluentes e as canaletas coletoras desses resduos (Figura 3).

Listagem e Classificao Qumica das Principais Substncias Empregadas no Processo Fabril

A Tabela 1 apresenta a classificao qumica das principais substncias utilizadas na rea de produo. Essa determinao foi importante, pois tais substncias poderiam compor o efluente que chegava estao de tratamento e poderiam, ento, influenciar na tomada de decises em relao escolha da tecnologia alternativa mais adequada ao tratamento dos resduos em substituio ao tratamento biolgico convencional.

Observou-se que os pigmentos utilizados para colorir as cpsulas de gelatina, eram na maioria, do tipo azo e conferiam a elevada cor da gua residuria que chegava estao de tratamento dos efluentes industriais. Sabe-se que, a estrutura qumica dos corantes est relacionada cor devido ao grupo cromgeno, corpo aromtico que contm um grupo chamado de cromforo, que significa portador de cor. O grupo cromforo um radical qumico formado por diferentes grupos, dentre eles o grupo azo, nitroso, carbonila e outros. Estes radicais atribuem colorao aos corpos aromticos devido ao deslocamento das bandas de absoro no espectro visvel ou ao aparecimento dessas bandas, que so justamente as duplas ligaes (bem como as ressonncias observadas)12.

A dupla ligao do grupo azo (N = N), existente em azo-corantes sintticos, absorve a luz na regio do visvel e, quando presente em efluentes, atua conferindo cor, que promove efeito antiesttico e alteraes em ciclos biolgicos, que podem alterar processos de fotossntese ou tratamentos biolgicos de resduos. Estudos tm demonstrado que algumas classes de corantes, em especial os azo-corantes e seus subprodutos podem ser carcinognicos e/ou mutagnicos13.

A identificao e caracterizao das principais substncias empregadas no processo fabril permitiram


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tambm verificar a presena de vrios tipos de detergentes no efluente. Os detergentes biodegradveis so capazes de aumentar o valor de DBO e DQO do efluente. O comportamento bioqumico dos detergentes est ligado diretamente estrutura qumica do agente tensoativo.

Os tensoativos com molculas de cadeia longa degradam-se melhor do que aqueles que possuem cadeia curta e ramificada. Os detergentes sintticos a base de ster ou amidas so hidrolisveis e formam cidos que servem como fonte de alimento para bactrias. Os detergentes a base de xido de etileno so suscetveis decomposio biolgica. Alguns tensoativos como o alquilbenzeno sulfonato, derivado do tetrapropileno, em funo do grupo alquil e do anel benznico,

principalmente quando ligado ao carbono tercirio do grupo da cadeia ramificada, so altamente persistentes, resistindo ao tratamento biolgico promovido pela ETE, provocando poluio em guas superficiais e subterrneas. Os detergentes tm sido responsabilizados tambm pela acelerao da eutrofizao. A maioria dos detergentes comerciais rica em fsforo, que exerce efeito txico sobre os zooplnctons, sendo estes predadores naturais das algas, o que potencializa a eutrofizao14.

Nesta fase, surgiram algumas dificuldades com relao classificao das substncias qumicas ativas, pois a maioria das fichas tcnicas era composta pelo nome comercial dos produtos e cdigos prprios das empresas fornecedoras.

Tabela 1: Classificao qumica das principais substncias utilizadas na rea de produo.


Tipo de Rede Coletora do Efluente IndustrialCom a identificao da rede hidrulica verificou-

se que a coleta das guas residurias da fbrica era do tipo sistema coletor separador parcial. Esse tipo de sistema recolhe as guas servidas de todos os setores da fbrica (administrao, restaurantes, sanitrios, oficina, almoxarifado, laboratrios e rea de produo), exceto as guas pluviais.

Fluxograma das unidades de Tratamento da ETEAs unidades de tratamento do efluente industrial

identificadas foram as seguintes: uma caixa de recepo; uma caixa de gordura; trs sries de filtros de areia de fluxo ascendente e descendente intercalados; uma caixa de coleta; uma caixa de passagem; um filtro de areia de fluxo ascendente e um emissrio, cuja destinao final era a rede de esgoto do DAIA (Figura 4).

Observando-se a Figura 4, constatou-se que: 1) As amostragens dos efluentes bruto e tratado para anlise de monitoramento eram realizadas nos pontos 2 e 8, caixa de recepo e poo de coleta, respectivamente; 2)

Figura 2: Fluxograma de produo das cpsulas duras e coloridas de gelatina.

As caractersticas estruturais dos filtros de areia de fluxo ascendente e descendente (ponto 4), aliada as condies operacionais, indicaram um tratamento do tipo: filtro biolgico anaerbio; 3) Havia lodo velho em todas as unidades de tratamento da ETE.

Vazo de gua Consumida e Efluente gerado na Fbrica

A vazo de gua consumida na indstria foi de 3.000 L/dia. A vazo de gua residuria afluente ETE no foi medida devido ausncia de um medidor de vazo.

Avaliao dos Laudos das Anlises Fsico-Qumicas do Efluente e Caracterizao Preliminar

A Tabela 2 apresenta os resultados das anlises fsico-qumicas dos efluentes bruto e tratado. Pode-se observar que:

i. o valor da DBO5 no efluente bruto variou de 360 a 1.387,5mg/L, e a variao da DBO5 no efluente tratado foi de 311,4 a 4.000mg/L, observando-se a baixa taxa de remoo de matria orgnica por


Artigo 2

tratamento biolgico ou, s vezes, a completa ineficincia nesse tipo de tratamento;

ii. em janeiro de 2006, de acordo com informaes dos operadores da ETE, foram encontradas aparas e restos de cpsulas de gelatina (resduos slidos) na caixa de recepo da ETE. Este problema poderia ser resolvido instalando-se uma unidade de gradeamento com uma grade de reteno de slidos grosseiros para reteno de slidos maiores que 6 a 150 mm, alm de um programa de cursos de treinamento e capacitao dos funcionrios, a fim de conscientiz-los a recolher qualquer espcie de resduos slidos e conduzi-los reciclagem e/ou tratamento, e destinao final adequados;

iii. os elevados valores de DBO5 tambm foram acompanhados por altos valores de DQO, cor, turbidez, ST e SDT, justificando a elevada quantidade de matria orgnica descartada na linha de produo;

iv. a DQO variou de 682 a 7.700mg/L, tambm com baixa taxa de remoo de matria orgnica por tratamento biolgico, tendo inclusive um aumento de 12.000mg/L em janeiro de 2006, indicando o arraste de matria orgnica do filtro biolgico. Esse arraste de matria orgnica e a ineficincia do filtro em tratar as aparas e restos de resduos slidos que escaparam em grande quantidade da rea de produo, foi testada em laboratrio por meio da simulao em um filtro de areia. A gelatina contribuiu na colmatao do filtro;

v. os elevados valores de DQO estariam afetando o tratamento biolgico, uma vez que esse parmetro indica a quantidade de matria orgnica total (biodegradvel + no biodegradvel). O material biodegradvel, em sua maior parte, pode estar relacionado com o colgeno proveniente da gelatina, porm a parcela de material no biodegradvel pode estar relacionado com os detergentes empregados na limpeza e corantes do tipo azo;

vi. a visualizao da cor no efluente se deve ao corante empregado no tingimento das cpsulas de gelatina. A dissoluo das aparas e restos de cpsulas coloridas, alm da passagem desses resduos at a ETE, gerou elevados valores da cor;

vii. a turbidez elevada provavelmente se deve a passagem dos resduos em suspenso promovidos pela dissoluo das cpsulas de gelatina;

viii. a variao mdia de pH situou-se dentro da faixa de 6,1 e 7,7, um pouco fora dos padres da legislao ambiental do estado de Gois15 que impe a faixa de 6,5 8,5;

ix. os elevados valores de SS e SDT so forte indicativos do descarte de slidos na linha de produo, os quais refletiram na sobrecarga da estao;

x. a carga de leos e graxas manteve-se na mdia de 6,6mg/L no efluente tratado, desconsiderando a anomalia do ms de dezembro de 2005. Entretanto, recomendvel a instalao de uma caixa separadora de leos e gorduras para garantir uma adequada eficincia de tratamento das unidades seguintes;

xi. a relao de DQO/DBO5 variou na faixa de 1,5 a 3,0, indicando

a existncia de um componente no biodegradvel ou de difcil degradao, que s vezes, chega estao de tratamento. Por conseguinte, acredita-se que provavelmente, os principais

componentes de difcil degradao nesse tipo de efluente industrial sejam os azo-corantes. A literatura recomenda que, quando a relao DQO/DBO

5 maior que 2, deve-se optar por um tratamento

alternativo do tipo qumico ou uma combinao de um tratamento fsico-qumico seguido de um biolgico16.

Figura 3: Lay-out de processo das cpsulas duras e coloridas de gelatina.

Figura 4: Fluxograma das unidades operacionais da ETE.


Tabela 2: Resultados das anlises fsico-qumicas do efluente industrial.

Figura 4: Resultados do ensaio de remoo de cor por coagulao/floculao/sedimentao com dosagem varivel de cal e dosagem constante de sulfato de alumnio.

RESuLTADoS DoS ENSAIoS DE REMoo DE CoR Do EFLuENTE INDuSTRIAL

Entre os diferentes ensaios, em nvel de bancada, empregando-se as tecnologias de tratamento de coagulao, floculao, sedimentao, oxidao e flotao para remoo de cor da soluo teste (disperses de gelatina e gua), destacam-se os seguintes exemplos: 1) Coagulao, floculao e sedimentao com dosagem varivel de cal e dosagem constante de sulfato de alumnio; 2) Coagulao, floculao e sedimentao com dosagem variada de sulfato de alumnio em pH neutro; 3) Coagulao, floculao e sedimentao com dosagem variada de sulfato de alumnio em pH alcalino; 4) Oxidao avana seguida de coagulao, floculao e flotao.

Ensaio 1 Coagulao/Floculao/Sedimentao com

Dosagem Varivel de Cal e Dosagem Constante de Sulfato de Alumnio

A Tabela 3 apresenta os resultados do ensaio de coagulao/floculao/sedimentao, nas seguintes condies: soluo teste com temperatura de 25C e pH igual a 7,62; dosagem varivel de soluo alcalina (de 0 a 5 mL de cal a 1,2g/L); e dosagem constante de soluo coagulante [4mL de Al

2(SO

4)

3.18H

2O a 1,0g/L] em todos

os jarros.Observou-se que a sequncia de dosagem crescente da

soluo de cal seguida de dosagem constante de sulfato de alumnio produziu solues finais praticamente neutras, com leve tendncia de aumento da alcalinidade, como era de se esperar. A baixa remoo de cor e aumento da turbidez parece apontar que o processo de coagulao/floculao no eficiente, para este tipo de efluente, em pH prximo de 7.


Artigo 2

Tabela 4: Resultados do ensaio de remoo de cor por coagulao/floculao/sedimentao com pH neutro e dosagem varivel de sulfato de alumnio.

Tabela 5: Resultados do ensaio de remoo de cor por coagulao/floculao/sedimentao com pH alcalino e dosagem varivel de sulfato de alumnio.

Ensaio 2 Coagulao/Floculao/Sedimentao com Dosagem Variada de Sulfato de Alumnio em pH Neutro

Como os resultados experimentais do Ensaio 1 mostraram que a melhor remoo de cor foi em pH prximo de 7,2, decidiu-se manter constante o pH em todos os jarros prximo de 7,2 e desta vez, variar a dosagem de sulfato de alumnio. A Tabela 4 apresenta os resultados do Ensaio 2 para uma soluo teste com temperatura de 25C, mantendo-se pH neutro e variao crescente na dosagem de sulfato de alumnio. Verificou-se que, enquanto a remoo de cor foi praticamente

nula, a remoo de turbidez foi bastante expressiva, em torno de 79 %. Este ensaio demonstrou o quanto a cor persistente no meio.

Foram realizados quinze outros ensaios de coagulao/floculao/sedimentao, variando-se os valores de pH e as quantidades de coagulante, alm de adio de polieletrlitos catinicos e aninicos como auxiliares de coagulao, cujos resultados no foram satisfatrios no que se refere remoo de cor desse tipo de efluente. Novamente, os valores de remoo de cor no foram eficientes em pH prximos neutralidade.

Ensaio 3 Coagulao/Floculao/Sedimentao com Dosagem Variada de Sulfato de Alumnio em pH Alcalino

No ensaio 3, foi adicionado soluo teste (T = 25C e pH = 7,35) dosagens crescentes da soluo alcalizante (9,41; 9,81; 10,20; 10,30; 10,57 e 10,79mL de soluo de cal a 1,2g/L) e dosagens crescentes de soluo coagulante (de 1 a 5mL de soluo de sulfato

Ensaio 4 oxidao Avanada Seguida de Coagulao/Floculao/Flotao

Como os valores de eficincia na remoo de cor, obtidos nos ensaios anteriores, foram baixos, optou-se

de alumnio a 5g/L), como demonstrado na Tabela 5. Observou-se que em meio alcalino o processo de coagulao/floculao tornou-se mais eficiente para remoo da cor utilizando-se maiores dosagens de coagulante. Entretanto, houve um acrscimo de turbidez. Novamente, este ensaio apontar a dificuldade na remoo da cor desse tipo de efluente, cuja cor produzida por azo-corantes persistente.

por um tratamento alternativo de oxidao avanada a fim de promover duas reaes: 1) Uma de desestabilizao da disperso de gelatina, que formada pela sequncia repetitiva dos aminocidos de glicina, prolina e


Figura 6: Comparao visual entre os aspectos fsicos antes e depois do tratamento. a) Soluo teste antes do tratamento. b) Soluo teste aps o tratamento com processo oxidativo avanado seguido de coagulao, floculao e sedimentao (Jarro 3, com 2 horas de contato).

Figura 5: Exemplos de estruturas qumicas azo-corantes. a) FD&C Red 33 azo-corante artificial que confere cor vermelha. b) FD&C Blue 1 azo-corante artificial que confere cor azul brilhante ligeiramente esverdeado.

Figura 6: Resultados do ensaio de remoo de cor por oxidao avanada seguida de coagulao/floculao/flotao.

hidroxiprolina, que d turbidez devido a afinidade muito grande com a gua e por sua configurao helicoidal; e 2) Quebrar a ligao entre o radical qumico do grupo cromforo azo e a estrutura aromtica do pigmento, que d cor ao efluente (Figura 5).

A Tabela 6 apresenta os resultados dos testes de oxidao avanada, empregando-se reao de Fenton, nas seguintes condies: pH = 3; 1,32g de sulfato ferroso como agente catalisador; soluo de perxido de hidrognio 12%, como agente oxidante; soluo de polieletrlito catinico 0,1%, como agente floculante, e variao do tempo de reao de oxidao de 30 min a 2h. A Figura 6 ilustra o aspecto visual quando se comparam a soluo teste antes do tratamento e aps o tratamento com processo oxidativo avanado seguido de coagulao, floculao e flotao.

Observou se que o tempo de reao um fator importante a ser considerado nesse tipo de tecnologia de tratamento de guas residurias, pois quanto maior

CoNCLuSoA execuo do protocolo de avaliao de desempenho

do sistema de tratamento de efluentes industriais permitiu: 1) Revelar a existncia de algum componente

(a) (b)

o tempo de contato, maior a eficincia na remoo da cor. Este fator justificado pelo desencadeamento da reao de Fenton (Fe2+ + H

2O

2 Fe3+ + .OH+

OH-) ao longo do tempo. Por se tratar de uma reao radicalar em cadeia capaz de produzir radicais livres .OH (E0 = 2,80 V), altamente reativos, estes radicais tm o poder de mineralizar as substncias orgnicas refratrias presentes nos efluentes industriais. Portanto, quanto maior o tempo de contato dos radicais livres formados com a gua residuria, maiores as chances de oxidao dos compostos refratrios e melhores sero as eficincias de remoo de cor e turbidez. Assim, pode-se constatar que ocorreu uma eficincia na remoo da cor da soluo teste em torno de 87,5% e uma elevada eficincia de aproximadamente 98,0% na remoo da turbidez para um tempo de reao de 2 horas.

no-biodegradvel no efluente industrial, por meio da relao DQO/DBO

5 maior que dois; 2) Identificar os

azo-corantes como substncias causadoras da elevada cor e que tornam o efluente resistente ao tratamento


Artigo 2

biolgico convencional; e 3) Revelar que a glicina, prolina e hidroxiprolina, possivelmente, so os principais responsveis pela elevada turbidez.

Os ensaios de remoo de cor por meio de coagulao, floculao e sedimentao com utilizao de sulfato de alumnio e polieletrlitos, nas condies analisadas, apresentaram-se pouco eficientes na remoo de cor, atingiram no mximo 37% de eficincia, atestando a dificuldade de remoo dos compostos cromforos presentes no efluente.

Os ensaios de remoo de cor por meio do processo oxidativo avanado, por reao de Fenton, seguido por coagulao, floculao e flotao, nas condies analisadas, foram bastante promissores, com aproximadamente 87,5% de eficincia na remoo de cor.

A realizao dos ensaios de remoo de cor de solues testes, simulando o efluente industrial, em nvel de bancada, permitiu propor um tratamento alternativo com uma nova sequncia de reatores para melhoramento do desempenho da estao de tratamento de efluentes avaliada.

AgRADECIMENToSOs autores agradecem ao scio-diretor da Genix

Indstria Farmacutica Ltda., Ivan da Glria Teixeira; Pr-Reitoria de Pesquisa e Ps-Graduao da Universidade Estadual de Gois; Escola de Engenharia Civil da Universidade Federal de Gois; e ao Curso de Qumica do Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia de Gois pelo suporte realizao deste trabalho, e agncia financiadora CNPq pela bolsa de iniciao cientfica concedida h um dos autores (Neemias C. Fernandes).

BIBLIogRAFIA

1. Cpsulas duras de gelatina: fabricacin. In: Correofarmacutico.com. 2003, 1.

2. Arajo, F. V. F.; Macedo, J. A. B.; Rev. Contr. Contam. 2001, 30 (5), 26.

3. Leal, F. C. T.; Libnio, M.; Rev. Eng. Sanit. Amb. 2002, 7 (3), 117.

4. Azevedo Netto, M.; Tratamento de guas de

Abastecimento, 1 ed, USP: So Paulo, 1966.

5. Di Bernardo, L.; Mtodos e tcnicas de tratamento de gua, ABES: Rio de Janeiro, v.1, 1993.

6. Von Sperling, M.; Introduo qualidade das guas e ao tratamento de esgotos, UFMG: Belo Horizonte, 1996.

7. Lopes, M. M. G.; Santiago, M. F.; Monografia de Especializao. Universidade Federal de Gois, Brasil, 2003.

8. APHA, AWWA, WPCF; Standard methods for examination of water and wastewater, 20th ed., Washington D. C., 1998.

9. Corra, L. M., Silva, M. A.; Tratamento e ensaio de gua para consumo, Unisinos, S. Leopoldo, s.d.

10. Di Bernardo, L., Di Bernardo, A., Centurione Filho, P. L.; Ensaios de tratabilidade de gua e dos resduos gerados em estaes de tratamento de gua, Rima, S. Carlos, 2002.

11. Souza, K. R.; Dissertao de Mestrado, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Brasil, 2005.

12. Shreve, R. N.; Brink Jr., J. A.; Indstria de Processos Qumicos, 4 ed. Guanabara Koogan: Rio de Janeiro, 1997.

13. Metcalf & Eddy, Inc.; Wastewater engineering: treatment and reuse, 4th. ed. McGraw-Hill: Singapore, 2003.

14. Amigo, N. A.; Propriedade das normas de lanamento de esgoto, MS FOC ENSP/DSSA: Rio de Janeiro, 1998.

15. Gois. Lei n. 8.544, de 17 de outubro de 1978. Dispe sobre o controle da poluio do meio ambiente. Dispe sobre o controle da poluio do meio ambiente. Dirio Oficial do Estado, Goinia, 17 dez. 1978.

16. Braile, P. M, Cavalcanti, J. E. W. A.; Manual de guas residurias industriais, Cetesb: So Paulo, 1993.


Orlene S. Costa1*, Neemias C. Fernandes2, Srgio B. Oliveira3, Alessandro R. Sousa3 & Eduardo Q. Siqueira4

1Cincias Exatas e Tecnolgicas, UEG, CP 459, CEP 75001-970,

Anpolis, GO, Brasil.

2Laboratrio Neo Qumica, Av. DAIA Qd. 2A s/n. Anpolis, GO,

Brasil.

3Qumica, IF-GO, Rua 75, n. 46, Setor Central, CEP 74055-110.

Goinia, GO, Brasil.

4Escola de Engenharia Civil, UFG, Praa Universitria s/n. Setor

Universitrio, CEP 74605-220.

*E-mail: [email protected]


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