Estudo da Oxidação Fotossensitizada em meio Heterogéneo e a sua Aplicação em Efluentes Vinícolas

Abstract

Given the population growth observed worldwide, it becomes necessary to adopt measures that preserve finite resources, such as water. Water is an essential and irreplaceable resource. It is frequently used the industry, agriculture, and it is mandatory for both animal and vegetal metabolism. Thus, given the concept of circular economy, in an attempt to propagate sustainable practice, the concept of water cycle closure was developed. This concept proposes cyclic reuse of water inside the industry, maximizing its value and lifetime. In the national context, one of the sectors where the application of this method would prove most beneficial, is the wine making sector, given its dimension and relevance.For the reutilization of water to be possible, it needs to fill prerequisites and respect parameters. In order to attain the necessary depuration for the reutilization to be possible, there is a wide range of techiques that can be used, however, wastewater from the wine making industry represents 2 challenges: its volume, and the type of contaminants that it contains. One of the techniques that might be capable of dealing with both of those problems is photosensitized oxidation.Photosensitized oxidation is an advanced oxidation process capable of degrading biorefratory substances, which are substances that are not degraded by techniques already applied in conventional wastewater treatment, typically found in wastewater from the wine making industry.With that in mind, photosensitized oxidation of wine making wastewater was studied during the present dissertation, using zinc phthalocyanine tetrasulfonic acid, \ce{ZnPcS4}, imobilized in 3 materials: chitosan, silica and chitosan.\parDuring the tests the impact of two parameters was studied: the mass of photocatalysts, and the pH of the reactional mix.\parIn optimal conditions it was possible to remove 90% of the TPh contained in the wastewater. In terms of COD, the best results show a degradation of 20%.The best results were observed when the pH was alkaline, however, this parameter causes a stronger degradation of the photocatalysts.Mass variation didn't cause significant difference in the results, but it deserves further studies.\parOf the 3 materials studied, chitosan was the best, because of its photosensitizer adsortion capacity, hidrodinamic behaviour and its low associated costs.

Face ao contínuo crescimento populacional observado à escala global, torna-se necessário adotar medidas que preservem recursos finitos, como a água. A água é um recurso essencial e insubstituível. É utilizada frequentemente no setor agrícola, industrial, e é imprescindível para o metabolismo animal e vegetal. Assim, atendendo ao conceito da economia circular, na tentativa de propagar práticas sustentáveis, desenvolveu-se o conceito do fecho de ciclo de águas. Este conceito propõe reutilizações cíclicas de água dentro de uma qualquer indústria, maximizando o seu valor e tempo de vida. No contexto nacional, um dos setores onde existe a maior necessidade da aplicação deste conceito é o setor vinícola, dada a sua dimensão e relevância.Para que a água possa ser reutilizada tem que preencher pré-requisitos e respeitar certos parâmetros. No âmbito de atingir a depuração necessária, são várias as técnicas que podem ser utilizadas, contudo, os efluentes provenientes do setor vinícola apresentam 2 grandes desafios, que são o seu volume, e o tipo de contaminantes que contêm. Uma das técnicas que poderá solucionar estes problemas é a oxidação fotossensitizada.A oxidação fotossensitizada é um processo avançado de oxidação capaz de degradar substâncias biorefratárias, que são substâncias que não se degradam por técnicas já aplicadas no tratamento convencional de efluentes, tipicamente encontradas em efluentes de saída provenientes da indústria vinícola.Assim, durante a presente dissertação foi investigada a fotossensitização oxidativa em efluentes vinícolas, utilizando ftalocianina de zinco tetrasulfonada,\ce{ZnPcS4}, imobilizada em 3 suportes: sílica, quitosano e espongina.Durante os ensaios foram variados 2 parâmetros: a massa de fotocatalisadores e o pH da mistura reacional.Em condições ótimas foi possível remover 90% do TPh presente no efluente. Em termos de CQO, os melhores ensaios apresentaram uma degradação de 20%.Os melhores resultados foram observados com o pH na gama alcalina, contudo, isto representa uma maior degradação dos fotocatalisadores. A variação da massa não apresentou diferenças significativas, apesar de ser um parâmetro merecedor de estudos futuros.\parDos 3 suportes estudados, o quitosano mostrou ser o melhor, devido à sua capacidade de adsorção de fotossensitizador, ao seu comportamento hidrodinâmico e aos seus custos associados.