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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/39587| Tipo: | Tese |
| Título: | Avaliação da eletrocoagulação e eletro-oxidação por corrente pulsada na remoção de matéria orgânica natural de água |
| Título em inglês: | Evaluation Of Eletrocoagulation And Eletro-Oxidation By Current Pulsed In The Removal Of Natural Organic Matter From Water. |
| Autor(es): | Oliveira, André Gadelha de |
| Orientador: | Nascimento, Ronaldo Ferreira do |
| Palavras-chave: | Eletro-oxidação;MON;Eletrocoagulação;Planejamento Box-Behnken |
| Data do documento: | 2018 |
| Citação: | OLIVEIRA, André Gadelha. Avaliação da eletrocoagulação e eletro-oxidação por corrente pulsada na remoção de matéria orgânica natural de água. 2018.150 f. Tese (Doutorado em Química Analítica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018. |
| Resumo: | Os processos eletrolíticos usando corrente contínua (CC) ou pulsada (CP) são atualmente uma alternativa para o tratamento de água e águas residuais. O uso da corrente pulsada (CP) pode ser uma alternativa para diminuir a polarização do eletrodo, além de alcançar um menor consumo de energia elétrica. Os processos eletroquímicos, como eletro-oxidação e eletrocoagulação (EC), são amplamente utilizados para a remoção de matéria orgânica natural (NOM) da água. Em tais processos, os agentes de oxidação e os coagulantes são produzidos in situ através do uso de uma corrente elétrica. Neste trabalho, estudou-se a remoção de ácido húmico como fonte de cor aparente e carbono orgânico dissolvido (COD), a partir de soluções aquosas, utilizando eletro-oxidação com corrente direta e pulsada. Os eletrodos utilizados na célula foram eletrodos inertes à base de rutênio (Ru). A densidade de corrente (44,0 a 144 A m-2) teve um fraco efeito na remoção de cor aparente e COD evidente, com a melhor remoção em 88 A m-2 e frequência de 30 kHz. A eletrocoagulação por corrente contínua (CC) e pulsada (CP) para a remoção de matéria orgânica natural da água foram investigadas, e os experimentos foram realizados utilizando o delineamento Box-Behnken (DBB) com a metodologia de superfície de resposta (RSM) para o planejamento de experimentos, modelagem e interpretação dos resultados. Os eletrodos utilizados na célula foram quatro eletrodos de alumínio. O tempo de experiência foi de 10 minutos. As variáveis independentes experimentais estudadas foram: densidade de corrente (5,50 a 44,5 A m-2), espaçamento de eletrodos (EE, 2,0 a 7,6 mm), taxa de agitação (200,0 a 1000 rpm), frequência (500 a 5000 Hz), ácido húmico (5,0 a 20 mg L-1) e NaCl (100 a 300 mg L-1). A cor aparente final (CAF) e o consumo de energia elétrica (CEE) foram utilizados como respostas para avaliar o processo. O CAF mais baixo foi de 11,8 e 10,4 para a corrente pulsada e continua, onde o consumo de energia elétrica foi de 0,3930 e 1,108 kWh m-3, respectivamente. As condições de desejabilidade foram os níveis centrais, onde foram encontrados 18,18 uH (CAF) e 0,4280 kWh m-3 (CEE) para corrente pulsada e 22,67 uH (CAF) e 0,7690 kWh m-3 (CEE) para corrente contínua. A água bruta foi tratada usando eletro-oxidação/ozonização, avaliando cor aparente e verdadeira, COD, turbidez, pH, condutividade e consumo de energia elétrica (CEE). As porcentagens de remoção da cor aparente e verdadeira se situaram na faixa de 40,84-70,17% e 47,09-80,06%, respectivamente, e a eletro-oxidação por corrente contínua na presença de ozônio apresentou as melhores eficiências de remoção. A remoção do COD atingiu níveis de 1,550-15,69%. O uso da eletro-oxidação por corrente pulsada propiciou baixo consumo de energia elétrica, em torno de 50% abaixo da eletro-oxidação por corrente contínua. |
| Abstract: | Electrolytic processes using direct current (DC) and pulsed current (PC) are currently an alternative for the treatment of water and wastewater. In addition, the use of the pulsed current (PC) can be an alternative to decrease the polarization of the electrode, besides achieving lower electric energy consumption. Electrochemical processes, such as electro-oxidation and electrocoagulation (EC), are widely used to remove natural organic matter (NOM) from water. In such processes, the oxidation agents, and coagulants are produced in situ via the use of an electric current. In this work the removal of humic acid like NOM, i.e. apparent color and dissolved organic carbon (DOC), from aqueous solutions, using electro-oxidation with direct and pulsed current was studied. The electrodes used in the cell were Ru based inert electrodes. The current density (44.0 to 144 A m-2) had a slight effect on apparent color and DOC removal, with the best removal using 88 A m-2 and 30 kHz of frequency. The electrocoagulation by DC and PC to removal of natural organic matter from water was investigated. The experiments were carried out using Box-Behnken factorial design (BBD) with the response surface methodology (RSM) for the design of experiments, modelling and interpreting of the results. The electrodes used in the cell were four electrodes of aluminum. The experiment time was 10 minutes. The experimental independent variables studied were: current density (5.50 to 44.5 A m-2), electrodes spacing (ES) (2.0 to 7.6 mm), stir rate (200 to 1000 rpm), frequency (500 to 5000 Hz), humic acid (5 to 20 mg L-1) and NaCl (100 to 300 mg L-1). The final apparent color (FAC) and electric energy consumption (EEC) were used as responses to evaluate the process. The lowest FAC were 11.8 and 10.4 for pulsed and direct current, where the energy consumption were 0.3930 and 1.108 kWh m-3, respectively. The desirability conditions were found to be the central levels, where were found 18.18 HU (FAC) and 0.4280 kWh m-3 (EEC) for pulsed current, and 22.67 HU (FAC) and 0.7690 kWh m-3 (EEC) for direct current. Raw water was treated using electro-oxidation/ozonation, assessing apparent and true color, DOC, turbidity, pH, conductivity and energy consumption. The percentages of removal of apparent and true color achieved were in the range of 40.84-70.17% and 47.09-80.06%, respectively, and the electro-oxidation by direct current in the presence of ozone had the best removal efficiencies. DOC removal reached levels of 1.55-15.69%. The use of the electro-oxidation by pulsed current provided lower electric energy. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/39587 |
| Aparece nas coleções: | DQAFQ - Teses defendidas na UFC |
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