Estudo da otimização do processo Fenton na degradação de contaminantes oleosos através de um Delineamento Composto Central (DCC)

Letícia Borburema de Oliveira

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB), Campus Campina Grande Brasil

Lígia Karoline do Nascimento

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB), Campus Campina Grande Brasil

Danielly Vieira de Lucena Rocha Souto

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB), Campus Campina Grande Brasil

Antonio José Ferreira Gadelha

ORCID iD Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB), Campus Sousa Brasil

Clarice Oliveira da Rocha

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB), Campus Campina Grande Brasil

Resumo

O aumento da geração de efluentes petrolíferos tóxicos exige cada vez mais tecnologias de tratamento eficientes, entre as quais se destacam os processos de oxidação, como o processo Fenton, método este que se destaca devido à rápida e eficaz degradação de poluentes derivados do petróleo que proporciona. Além disso, esse tratamento não é tão oneroso para a aplicação em escala industrial, sendo as maiores despesas associadas à energia elétrica e aos reagentes. Nesse sentido, foi utilizado um planejamento experimental com o intuito de investigar a influência das concentrações de íons de Fe2+ e de H2O2 sobre a remoção de óleos e graxas em água produzida. Para tanto, conduziu-se um planejamento fatorial (22) com repetições no ponto central, totalizando sete ensaios. Os resultados obtidos mostraram que houve, em alguns ensaios, reduções significativas na concentração de óleos e graxas presentes no efluente, o que indica que a reação de Fenton pode ser utilizada como tratamento promissor para esses tipos de resíduos. A partir da análise estatística dos dados experimentais, verificou-se que as concentrações de Fe2+ e de H2O2 bem como a interação entre esses dois fatores influenciam significativamente na eficiência de remoção, e que o modelo de 1ª ordem, sem curvatura, descreve bem o processo de tratamento (R2 = 0,9977).

Palavras-chave


água produzida; óleos e graxas; planejamento experimental; processo Fenton


Texto completo:

Referências


ALJUBOURY, D. A. A.; PALANIANDY, P.; AZIZ, H. A.; FEROZ, S. A review on the Fenton process for wastewater treatment. Journal of Innovative Engineering, v. 2, n. 3, p. 4, 2014. Disponível em: https://www.researchgate.net/publication/282148450_A_Review_on_the_Fenton_Process_for_Wastewater_Treatment. Acesso em: 25 out. 2022.

BATTISTI, A. C.; GRÜNFELD FILHO, E.; RAUPP, L. K.; SKORKA, M. Estudo da remoção de cor de um efluente têxtil real por reação de Fenton. 2016. Trabalho de Conclusão de Curso (Técnico em Química Integrado ao Ensino Médio) – Instituto Federal Catarinense, Araquari, 2016. Disponível em: http://quimica.araquari.ifc.edu.br/wp-content/uploads/sites/20/2018/12/TRABALHO-FINAL-ESTUDO-DA-REMOÇÃO-DE-COR-DE-UM-EFLUENTE-TÊXTIL-REAL-POR-REAÇÃO-DE-FENTON.pdf. Acesso em: 25 out. 2022.

BEZERRIL, R. H.; RAMALHO, A. M. Z.; XAVIER, D. K. S.; DUARTE, J. P. S.; HILÁRIO, L. S.; NASCIMENTO, W. L. F.; SILVA, D. R. Análise de teor de óleos e graxas em água de produção por UV-visível. In: CONGRESSO NORTE-NORDESTE DE QUÍMICA, 2., 2008, João Pessoa. Anais [...]. João Pessoa: Associação Norte-Nordeste de Química, 2008. Disponível em: http://www.annq.org/congresso2008/resumos/Resumos/T20.pdf. Acesso em: 20 set. 2021.

CHEN, G.; HE, G. Separation of water and oil from the water-in-oil emulsion by freeze/thaw method. Separation and Purification Technology, v. 31, n. 1, p. 83-89, 2003. DOI: https://doi.org/10.1016/S1383-5866(02)00156-9.

COELHO, A.; CASTRO, A. V.; DEZOTTI, M.; SANT'ANNA JUNIOR, G. L. Treatment of petroleum refinery sourwater by advanced oxidation processes. Journal of Hazardous Materials, v. 137, n. 1, p. 178-184, 2006. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.01.051.

COMBA, M. E.; KAISER, K. L. E. Suspended particulate concentrations in the St. Lawrence River (1985–1987) determined by centrifugation and filtration. Science of The Total Environment, v. 97-98, p. 191-206, 1990. DOI: https://doi.org/10.1016/0048-9697(90)90240-U.

CONAMA – CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Resolução CONAMA nº 430, de 13 de maio de 2011. Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução nº 357, de 17 de março de 2005, do Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA. Brasília, DF: CONAMA, 2011. Disponível em: https://www.legisweb.com.br/legislacao/?id=114770. Acesso em: 22 dez. 2021.

DRIJVERS, D.; LANGENHOVE, H.; BECKERS, M. Decomposition of phenol and trichloroethylene by the ultrasound/H2O2/CuO process. Water Research, v. 33, n. 5, p. 1187-1194, 1999. DOI: https://doi.org/10.1016/S0043-1354(98)00308-X.

EVDOKIMOV, I. N.; LOSEV, A. P. Microwave treatment of crude oil emulsion: effects of water content. Journal of Petroleum Science and Engineering, v. 115, p. 24-30, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.petrol.2014.02.006.

FRANCISCO, B. B. A.; ROCHA, A. A.; GRINBERG, P.; STURGEON, R. E.; CASSELLA, R. J. Determination of inorganic mercury in petroleum production water by inductively coupled plasma optical emission spectrometry following photochemical vapor generation. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, v. 31, n. 3, p. 751-758, 2016. DOI: https://doi.org/10.1039/C5JA00444F.

FRIEDRICH, L. C.; ZANTA, C. L. P. S.; MACHULEK JUNIOR, A.; QUINA, F. H. Estudo mecanístico das reações Fenton e cupro-Fenton por análise voltamétrica in situ. Química Nova, v. 40, n. 7, p. 769-773, 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.21577/0100-4042.20170065.

JAIN, M.; MAJUMDER, A.; GHOSAL, P. S.; GUPTA, A. K. A review on treatment of petroleum refinery and petrochemical plant wastewater: a special emphasis on constructed wetlands. Journal of Environmental Management, v. 272, p. 57-78, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.111057.

JUDD, S.; QIBLAWEY, H.; AL-MARRI, M.; CLARKIN, C.; WATSON, S.; AHMED, A.; BACH, S. The size and performance of offshore produced water oil-removal technologies for reinjection. Separation and Purification Technology, v. 134. p. 241-246, Sept. 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2014.07.037.

KARHU, M.; LEIVISKA, T.; TANSKANEN, J. Enhanced DAF in breaking up oil-in-water emulsions. Separation and Purification Technology, v. 122, p. 231-241, Feb. 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2013.11.007.

KIM, D. K.; O’SHEA, K. E.; COOPER, W. J. Oxidative degradation of alternative gasoline oxygenates in aqueous solution by ultrasonic irradiation: mechanistic study. Science of The Total Environment, v. 430, p. 246-259, 2012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2011.09.016.

LIMA, A. T.; OTTOSEN, L. M.; HEISTER, K.; LOCH, J. P. G. Assessing PAH removal from clayey soil by means of electro-osmosis and electrodialysis. Science of The Total Environment, v. 435-436, p. 1-6, Oct. 2012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2012.07.010.

LIU, Y.; LU, H.; LI, Y.; XU, H.; PAN, Z.; DAI, P.; WANG, H.; YANG, Q. A review of treatment technologies for produced water in offshore oil and gas fields. Science of the Total Environment, v. 775, p. 1-16, June 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/J.Scitotenv.2021.145485.

LÓPEZ, A. P. Modelagem matemática da degradação de azocorante por processo foto-fenton em reator solar de filme líquido descendente. 2014. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos) – Escola de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2014. Disponível em: https://minerva.ufrj.br/F/?func=direct&doc_number=000814054&local_base=UFR01. Acesso em: 22 dez. 2021.

MARTINS, L. M.; SILVA, C. E.; MOITA NETO, J. M.; LIMA, A. S.; MOREIRA, R. F. P. M. Aplicação de Fenton, foto-Fenton e UV/H2O2 no tratamento de efluente têxtil sintético contendo o corante Preto Biozol UC. Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 16, n. 3, p. 261-270, 2011. DOI: https://doi.org/10.1590/s1413-41522011000300009.

MONTGOMERY, D. C.; RUNGER, G. C. Estatística aplicada e probabilidade para engenheiros. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016.

NUNES, S. P.; PEINEMANN, K.-V. (ed.). Membrane technology in the chemical industry. 2. ed. Weinheim: Wiley VCH. 2006.

RAMASWAMY, B.; KAR, D. D.; DE, S. A study on recovery of oil from sludge containing oil using froth flotation. Journal of Environmental Management, v. 85, n. 1, p. 150-154, Oct. 2007. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2006.08.009.

RODIER, J.; LEGUBE, B. ; MERLET, N.; BRUNET, R. L'analyse de l'eau: eaux naturelles, eaux résiduaires, eau de mer. 9. ed. Paris: Dunod, 2009.

RODRIGUES, M. I.; IEMMA, A. F. Planejamento de experimentos & otimização de processos. 3. ed. [S.l.]: Casa do Pão Editora, 2014.

SIVAGAMI, K.; ANAND, D.; DIVYAPRIVA, G.; NAMBI, I. Treatment of petroleum oil spill sludge using the combined ultrasound and Fenton oxidation process. Ultrasonics Sonochemistry, v. 51, p. 340-349, Mar. 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2018.09.007.

STATSOFT. Statistica (data analysis software system), version 10.0. Tulsa: StatSoft, 2011. Disponível em: www.statsoft.com. Acesso em: 22 dez. 2021.

TESTOLIN, R. C.; MATER, L.; SANCHES-SIMÕES, E.; CONTI-LAMPERT, A.; CORRÊA, A. X. R.; GROTH, M. L.; OLIVEIRA-CARNEIRO, M.; RADETSKI, C. M. Comparison of the mineralization and biodegradation efficiency of the Fenton reaction and ozone in the treatment of crude petroleum-contaminated water. Journal of Environmental Chemical Engineering, v. 8, n. 5, p. 265-273, Oct. 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104265.

TONY, M. A.; PURCELL, P. J.; ZHAO, Y. Q.; TAYEB, A. M.; EL-SHERBINY, M. F. Photo-catalytic degradation of an oil-water emulsion using the photo-Fenton treatment process: effects and statistical optimization. Journal of Environmental Science and Health, Part A, v. 44, n. 2, p. 179-187, 2009. DOI: https://doi.org/10.1080/10934520802539830.

XU, X.; ZHU, X. Treatment of refectory oily wastewater by electro-coagulation process. Chemosphere, v. 56, n. 10, p. 889-894, Sept. 2004. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2004.05.003.


DOI: http://dx.doi.org/10.18265/1517-0306a2021id5664

O arquivo PDF selecionado deve ser carregado no navegador caso tenha instalado um plugin de leitura de arquivos PDF (por exemplo, uma versão atual do Adobe Acrobat Reader).

Como alternativa, pode-se baixar o arquivo PDF para o computador, de onde poderá abrí-lo com o leitor PDF de sua preferência. Para baixar o PDF, clique no link abaixo.

Caso deseje mais informações sobre como imprimir, salvar e trabalhar com PDFs, a Highwire Press oferece uma página de Perguntas Frequentes sobre PDFs bastante útil.

Download do PDF
Imprimir artigo
Exibir metadados
Como citar este documento

Visitas a este artigo: 1076

Total de downloads do artigo: 772