Aplicação de catalisadores à base de biomateriais em processos de oxidação avançada para tratamento de efluentes

Abstract

A produção de azeite tem sido nas últimas décadas um problema ambiental, com formação de grandes volumes de efluentes residuais, cerca de 30 milhões m3 por ano e de 20 milhões toneladas resíduos sólidos por ano. A complexidade no tratamento destes efluentes por métodos tradicionais (meios biológicos) demonstra ser inviável, como alternativa são utilizados métodos químicos no tratamento destes efluentes, mais conhecidos como Processos Avançados de Oxidação (AOP), métodos como os processos de Fenton e de persulfato homogéneos. Contudo, ocorre a formação de lamas ferrosas durante estes processos que apresenta ser uma desvantagem nos processos homogéneos, direcionando a atenção destes métodos para utilização de catalisadores heterogéneos.Assim, este estudo foca-se nos processos de Fenton e de persulfato heterogéneo, explorando as capacidades físico-químicas dos resíduos sólidos provenientes dos lagares de azeite (caroço e bagaço de azeitona), de forma a obter catalisadores e avaliar a eficiência destes na remoção dos ácidos fenólicos e da carga orgânica (CQO) presentes neste tipo de efluente. O efluente proveniente dos lagares de azeite utilizado para estes estudo foi simulando por uma solução sintética com cinco compostos fenólicos (Trans–cinnamic acid, 3,4–Dihydroxybenzoic, 4–Hydroxybenzoic, 3,4,5–Trimethoxybenzoic e 3,4–Dimethoxybenzoic).Através de tratamentos físico-químicos e da impregnação de sulfato de ferro(II) heptahidratado (2,8 wt.%.) por Hydrothermal deposition e Incipient wetness impregnation (IWI), foram produzidos cerca de dezasseis catalisadores ferrosos, juntamente com a formação de dezasseis catalisadores apenas submetidos aos tratamentos físico-químicos. Os dois métodos de impregnação resultaram em catalisadores com valores de impregnação entre 0,004 e 0,25 wt.%, no entanto os melhores resultados de remoção nos processos de Fenton e de persulfato foram obtidos por catalisadores com concentrações de ferro(II) entre ~0,02 e ~0,08 wt.%, e por catalisadores sem ferro.No tratamento do efluente sintético obteve-se remoções de 99,7% de CQO e de 97,7 a 100,0% de ácidos fenólicos com o catalisador IWI Bagaço com ferro no processo de Fenton heterogéneo e remoções de 15,2% de CQO e de 29,4 a 96,7% de ácidos fenólicos com o catalisador IWI Caroço com ferro no processo de persulfato heterogéneo.

Olive oil production has in recent decades been an environmental problem, with the formation of large volumes of waste effluents, about 30 million m3 per year and 20 million tons of solid waste per year. The complexity in the treatment of these effluents with traditional methods (biological means) proves to be unfeasible, as an alternative, chemical methods are used to treat these effluents, better known as Advanced Oxidation Processes (AOP), methods such as homogeneous Fenton and persulfate processes. However, ferrous sludges are formed during these processes, which presents a disadvantage in homogeneous processes, directing the attention of these methods to the use of heterogeneous catalysts.Thus, this study focuses on heterogeneous Fenton and persulfate processes, exploring the physico-chemical capabilities of solid waste from oil mills (olive stone and pomace), in order to obtain catalysts and evaluate their efficiency in removing phenolic acids and organic load (COD) in these types of effluent. The effluent from the olive oil mills used for these studies was simulated by a synthetic solution with five phenolic compounds (Trans–cinnamic acid, 3,4–Dihydroxybenzoic, 4–Hydroxybenzoic, 3,4,5–Trimethoxybenzoic and 3,4–Dimethoxybenzoic).Through physical-chemical treatments and impregnation of iron sulfate (II) heptahydrate (2,8 wt.%) by Hydrothermal deposition and Incipient wetness impregnation (IWI), about sixteen ferrous catalysts were produced, along with the formation of sixteen catalysts only submitted to physical-chemical treatments. The two impregnation methods resulted in catalysts with impregnation values between 0,004 and 0,25 wt.%, however, the best removal results in Fenton and persulfate processes were obtained by catalysts with concentrations of iron(II) between ~0.02 and ~0.08 wt.%, and by iron-free catalysts.In the treatment of synthetic effluent, removals of 99,7% of COD and 97,7 to 100,0% of phenolic acids were obtained with the ferrous catalyst IWI Olive pomace in the heterogeneous Fenton process, and removals of 15,2% COD and 29,4 to 96,7% of phenolic acids with the ferrous catalyst IWI Olive stone in the heterogeneous persulfate process.