Luiz Alberto Cesar Teixeira

Professor Associado da PUC-Rio e Consultor da Peróxidos do Brasil

teixeira@puc-rio.br

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

• Áreas de atuação:– Descontaminação de Efluentes Industriais– Tratamento de Soluções de Processos– Tratamento de Águas

Técnicas EmpregadasOxidação Química (direta e avançada)

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

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.)

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

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

-- 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

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%

AplicaAplicaçção Diretaão Direta

Alvos: Cianetos, Sulfetos, Sulfitos, Nitritos, DQO, Metais PesadAlvos: Cianetos, Sulfetos, Sulfitos, Nitritos, DQO, Metais Pesadosos

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

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

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

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

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):

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)

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

Figura 6: Área de descarga do tanker de H2O2

Figura 7: Tanque de estocagem de H2O2

Figura 8: Tanque de estocagem de H2O2

Pré-Tratamento Oxidativo e Algicida em Represas

H2O2 no Tratamento de Água Potável SABESP / SP

20 milhões de habitantes atendidos.

SABESP SABESP –– RepresaRepresa Rio GrandeRio Grande

• 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

Exemplo de Resultados

-- 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