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Tipo: Dissertação
Título : Avaliação do Potencial de Descoloração de Corantes Azo por Lodo Granular Aeróbio.
Título en inglés: Evaluation of the Decolorization Potential of Azo Dyes by Aerobic Granular Sludge
Autor : Xavier, Renan da Silva
Tutor: Firmino, Paulo Igor Milen
Co-asesor: Silva, Marcos Erick Rodrigues da
Palabras clave en portugués brasileño: Tratamento de efluentes;Indústria textil;Águas residuais;Remoção de cor;Corante Azo;Lodo granular aeróbio - LGA
Palabras clave en inglés: Wastewater treatment;Aerobic granular sludge;Color removal;Textile industry;Wastewater;Azo dye
Áreas de Conocimiento - CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Fecha de publicación : 2023
Citación : XAVIER, Renan da Silva. Avaliação do Potencial de Descoloração de Corantes Azo por Lodo Granular Aeróbio. 2023. 96f. Dissertação (Engenharia Civil: Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Resumen en portugués brasileño: Os corantes azo são produtos essenciais no processo de tingimento das indústrias têxteis, entretanto acabam gerando problemas quando não tratados corretamente, como alterações visuais e organolépticas na água e, assim, dificultando o seu uso. Logo, uma busca por um tratamento adequado é necessária, entretanto a dificuldade no tratamento desses compostos, que requisitam etapas anaeróbias e aeróbias para completa mineralização, torna a seleção de um tratamento difícil. Dentre as opções, a tecnologia de lodo granular aeróbio (LGA), que consegue realizar etapas aeróbias e anaeróbias em seu sistema, acaba sendo bastante atrativa. Assim, no presente trabalho, foi avaliada a remoção dos corantes azo pelo LGA, verificando o seu desempenho em diferentes condições, como variação da estrutura do corante (Reactive Black 5 (RB5), Reactive Orange 16 (RO16) e Reactive Red 120 (RR120)), tipo de substrato (acetato, glicose, propionato e etanol), presença de mediador redox (antraquinona-2-sulfonato (AQS) e antraquinona-2,6-dissulfonato (AQDS)) e presença de aceptores alternativos de elétrons (sulfato e nitrato). Foram realizados testes em batelada de 12 h utilizando LGA, sendo 6 h de fase anaeróbia e 6 h de fase aeróbia. Com relação aos substratos, as eficiências de descoloração do RB5 variaram de 75% a 83%, em que o propionato proporcionou o melhor desempenho. A adição dos mediadores teve impacto principalmente na cinética da reação, obtendo, entretanto, resultados contrastantes, com o AQDS promovendo um desempenho similar ao do controle e, em determinada concentração (25 μM), até pior. Por outro lado, o AQS levou a melhores resultados de forma geral, especialmente a 50 μM, quando foi obtida uma constante cinética 30% superior à do controle e à do ensaio com AQDS a 50 μM, indicando ser o mediador mais recomendável para acelerar a redução do RB5. O uso de diferentes tipos de corantes mostrou que a suas diferentes estruturas impactam no processo de remoção, com o RR120 apresentando o pior resultado, com 14,4% sem a presença de AQS e 25% com 50 μM de AQS. Em contraste, o RO16 teve uma alta sensibilidade à presença do mediador, com uma remoção de 48% sem o AQS e de 97,1% com 50 μM do mediador. A presença de sulfato inibiu a redução do RB5, tendo obtido uma remoção de apenas 60%, porém a introdução do AQS melhorou a descoloração, subindo para 78,1%. Na presença de nitrato a remoção caiu consideravelmente indo para 32,5%, efeito minimizado com a suplementação de AQS, que melhorou a redução do corante para 47,6%. Logo, o mediador redox tem potencial para minimizar o efeito inibitório de aceptores de elétrons preferenciais, como o sulfato e o nitrato. Além desses ensaios, foi realizado um experimento contínuo em dois reatores em batelada sequencial de LGA (um controle e um suplementado com RB5) em 41 dias, dividido em duas etapas: com e sem AQS, para avaliar o impacto da presença do corante e do mediador redox no seu desempenho e estabilidade. Os reatores apresentaram uma remoção de DQO elevada (>90%), indicando que nem o corante nem o mediador interferiram na remoção de matéria orgânica do LGA. A sedimentabilidade do reator com RB5 foi instável durante todo o experimento, sendo, no entanto, semelhante ao reator controle, indicando que a presença do RB5 e do AQS não foram responsáveis por isso. Quanto aos nutrientes, nos dois sistemas, a remoção de amônia foi em média 98%, com uma remoção de nitrogênio total de 80%, enquanto a remoção de fósforo foi inferior a 30%, sendo, portanto, independentes do RB5 e do AQS. Finalmente, a eficiência média de remoção de cor, sem a presença de mediador, foi próxima a 65%, aumentando para 80% com a adição do AQS, que também teve um impacto positivo na estabilidade do sistema.
Abstract: The azo dyes are essential products in the dyeing process of textile industries, However, they generate problems when not treated correctly, such as visual and organoleptic changes in water, thus hindering their use. Therefore, the search for adequate treatment is necessary, but the difficulty in treating these compounds, which require anaerobic and aerobic steps for complete mineralization, makes selecting of treatment difficult. The aerobic granular sludge (AGS) technology, which can perform aerobic and anaerobic steps in its system, is attractive. Thus, in the present work, the removal of azo dyes by AGS was evaluated, verifying its performance under different conditions, such as variation of the dye structure (Reactive Black 5 (RB5), Reactive Orange 16 (RO16) and Reactive Red 120 (RR120)), type of substrate (acetate, glucose, propionate and ethanol), presence of redox mediator (anthraquinone-2- sulfonate (AQS) and anthraquinone-2,6-disulfonate (AQDS)) and presence of alternative electron acceptors (sulfate and nitrate). 12-h batch tests were conducted using AGS, with 6 h of anaerobic phase and 6 h of aerobic phase. Concerning the substrates, the RB5 decolorization efficiencies ranged from 75% to 83%, where propionate provided the best performance. The addition of the mediators mainly impacted the kinetics of the reaction, however, with contrasting results, with AQDS performing similarly to the control, and at a specific concentration (25 μM), even worse. On the other hand, AQS led to better results overall, especially at 50 μM, when a kinetic constant 30% higher than that of the control and the assay with AQDS at 50 μM was obtained, indicating that it is the most recommendable mediator to accelerate the reduction of RB5. Different types of dyes showed that their different structures impact the removal process, with RR120 showing the worst result, with 14.4% without AQS and 25% with 50 μM AQDS. In contrast, RO16 had a high sensitivity to the mediator’s presence, with 48% removal without AQS and 97.1% with 50 μM of the mediator. The presence of sulfate inhibited the reduction of RB5, achieving a removal of only 60%, but AQS improved the decolorization, rising to 78.1%. In the presence of nitrate, the removal dropped considerably to 32.5%, an effect that was minimized with the supplementation of AQS, which improved the reduction of the dye to 47.6%. Therefore, the redox mediator can potentially minimize the inhibitory effect of preferential electron acceptors, such as sulfate and nitrate. In addition to these assays, a continuous experiment was performed in two AGS sequencing batch reactors (one control and one supplemented with RB5) in 41 days, divided into two stages: with and without AQS, to evaluate the impact of the presence of the dye and the AQS redox mediator on their performance and stability. The reactors presented high COD removal (>90%), indicating that neither the dye nor the mediator interfered in the removal of organic matter from the AGS. The sedimentability of the reactor with RB5 was unstable throughout the experiment, being, however, similar to the control reactor, indicating that the presence of RB5 and AQS were not responsible for this. As for nutrients, in both systems, ammonia removal averaged 98%, with a total nitrogen removal of 80%, while phosphorus removal was less than 30%, thus being independent of RB5 and AQS. Finally, the average color removal efficiency, without the presence of mediator, was close to 65%, increasing to 80% with the addition of AQS, which also positively impacted the system's stability.
URI : http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78655
Lattes del autor: http://lattes.cnpq.br/7706264287057584
Lattes del tutor: http://lattes.cnpq.br/3555756278619302
Lattes del co-asesor: http://lattes.cnpq.br/7579764751648280
Derechos de acceso: Acesso Aberto
Aparece en las colecciones: DEHA - Dissertações defendidas na UFC

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