Orientador: Elias Basile Tambourgi

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: O presente trabalho consiste no tratamento de efluentes produzidos no setor têxtil, empregando a fotocatálise heterogênea e modelagem matemática dos processos. Os materiais baseados em alumina como suporte e funcionalizados com até 25% em massa de Zn apresentaram as melhores opções para o...

Resumo: O presente trabalho consiste no tratamento de efluentes produzidos no setor têxtil, empregando a fotocatálise heterogênea e modelagem matemática dos processos. Os materiais baseados em alumina como suporte e funcionalizados com até 25% em massa de Zn apresentaram as melhores opções para o tratamento fotocatalítico. Durante a degradação dos corantes em fotorreatores foi verificado que quanto menor o diâmetro de partícula do catalisador, maior o rendimento do tratamento, devido ao aumento da área superficial do catalisador, e que o efeito da fotólise nas moléculas dos corantes causado pela radiação UV influência o ajuste dos modelos matemáticos para a fotodegradação temporal de corantes. Estes modelos previram que o efeito da concentração inicial apresenta pequena influência no rendimento da degradação máxima alcançada. A interação entre os fatores pH, concentração inicial e massa de catalisador decorrente do planejamento fatorial, bem como o tratamento estatístico revelaram que as condições ótimas para o tratamento dos efluentes reais foi a pH=10,4, massa de catalisador ZnO de 1,1 g com carga de corantes de 23 mg/L, empregando o fotorreator tubular, operado no modo batelada. O estudo exploratório do catalisador de ZnO, revelou que a massa específica, diâmetro médio de partículas, área superficial e porosidade foram: 5,55 g/cm3, 0,55 µm por Zetasizer e 0,119 µm por Mastersizer, 16,830 m2/g, e 0,1 respectivamente. O tratamento fotoquímico dos corantes em efluentes reais, demonstrou uma grande redução da carga orgânica do meio, corroborando para um forte indício da degradação destes compostos de maneira geral pelo processo de oxidação avançado quando empregado o catalisador ZnO. A modelagem matemática proposta para os sistemas de tratamento de soluções do corante RB 21, bem como para os corantes em efluentes reais se ajustaram de maneira satisfatória aos dados experimentais para os efluentes contendo os seguintes corantes: RB 19 e RB 21. Entretanto, no efluente com o RY 145, o modelo matemático sofreu maiores desvios para tempos de reação superior a 5,5 horas

Abstract: The present work consists of the treatment of effluents produced in the textile sector, using heterogeneous photocatalysis and modeling the process mathematically. Alumina based materials as support and functionalized with up to 25 % by weight of Zn was considered as the best options for...

Abstract: The present work consists of the treatment of effluents produced in the textile sector, using heterogeneous photocatalysis and modeling the process mathematically. Alumina based materials as support and functionalized with up to 25 % by weight of Zn was considered as the best options for heterogeneous photocatalysis. During the degradation of dyes in photoreactors, it was found that the smaller the catalyst particle diameter, the higher the treatment yield due to the increase of catalyst surface area. The impact of photolysis on dye molecules caused by UV radiation influences the adjustment of mathematical models. These models predicted that the effect of the initial concentration has little influence on maximum degradation yield achieved. The interaction between pH, initial concentration and catalyst mass factors. due to the factorial planning, as well as the statistical treatment, revealed that the optimal conditions for the treatment of the real effluents were at pH = 10.4, 1.1 g ZnO catalyst mass with 23 mg dye per liter of solution, using the tubular photoreactor. The specific mass, mean particle diameter, surface area and porosity of the ZnO catalyst were: 5.55 g/cm3, 0.55 µm by Zetasizer and 0.119 µm by Mastersizer, 16.830 m2/g, and 0.1 respectively. The photochemical treatment of dyes in effluents showed a great reduction of the organic load, corroborating strong evidence of the degradation of these compounds in general by the advanced oxidation process when the ZnO catalyst was employed. The photocatalytic degradation process was then modeled based on mass conservation law. This model was fitted satisfactorily to the experimental data for the RB 19 and RB 21 dyes, while from experimental photodegradation data for RY 145 dye in effluent presented deviation for reaction time higher than 5.5 hours

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