Proceso Fenton e foto-Fenton para la remoción de fenol de efluentes generados em uma planta de celulose kraft.

Abstract

O objetivo do presente trabalho foi de avaliar em escala laboratorial, alternativas para o tratamento convencional de efluentes que resultam na degradação de compostos fenólicos e coloridos. Processos de oxidação avançada (POA) se demonstraram uma alternativa aos processos convencionais de baixa eficiência. Os POAs se baseiam na geração de radicais hidroxila com elevada poder oxidativo. Os processos de Fenton e foto-Fenton foram avaliados. No primeiro, íons ferrosos reagem com peróxido de hidrogênio para gerar os radicais OH, e no segundo, o reagente de Fenton (Fe2+/H2O2) é utilizado na presença de radiação ultravioleta (UV). O efluente combinado da fábrica foi caracterizado para identificar os parâmetros que apresentarem os maiores desvios dos limites de descarga permitidos, sendo que o índice de fenol foi o único parâmetro que não atendia o limite da legislação antes do tratamento secundário. Efluentes setoriais também foram caracterizados para identificar as principais fontes de fenóis no efluente combinado. Os condensados sujos das duas linhas de produção continham as maiores cargas de compostos fenólicos e os da Linha 1 foram utilizados porque, embora a linha 2 tenha apresentado maior carga, esta não estava operando na época do estudo. A degradação de compostos fenólicos não foi significativamente diferente nos processos Fenton e foto-Fenton. Em ambos os processos, a degradação ocorreu em dois estágios, a maior parte ocorreu em um primeiro estágio energético, e o restante em um estágio mais lenta de degradação. A degradação se relacionou com a concentração do radical hidroxila. A oxidação de Fe+2a Fe+3ocorreu rapidamente e, portanto, foi não-limitante. Na avaliação de remoção de cor, foi observado que o uso de concentrações iniciais elevadas de Fe+2 resultou em maior cor final no processo Fenton, enquanto a diferença foi menos significativa quando concentrações iniciais menores de Fe+2foram utilizadas. Isso foi atribuído à formação de complexos orgânico-ferrosos como subprodutos da degradação de fenol, uma parte da qual foi degradada pelo tratamento com UV. Tanto o processo Fenton como o foto-Fenton foram efetivos na remoção de fenol abaixo do nível estabelecido na norma chilena para descarga de efluentes líquidos.

The aim of this work a laboratory scale evaluation of alternatives to conventional effluent treatment that result in degradation of phenolic and colored compounds. The advanced oxidation Fenton and photo Fenton processes were shown to be alternatives to low-efficiency conventional processes. These processes are based generation of highly oxidative hydroxyl radicals. In the Fenton process, ferrous ions react with hydrogen peroxide to generate hydroxyl radicals. The photo Fenton process is a variation that uses Fenton’s reagent (Fe2+/H2O2) in the presence of UV radiation to increase hydroxyl radical formation. The combined mill effluent was characterized to identify parameters with the greatest deviation from permitted discharge limits. The phenol index was the only parameter whose value was greater than the regulated limit prior to secondary treatment. Sector effluents were thus characterized to identify the main sources of phenolic compounds in the combined effluent and it was found that the dirty condensates contained the highest loads. Dirty condensate from Line 1 was used in the study because, although Line 2 effluent contained a higher phenolic load, it was not operating at the time of the study. Phenolic compound degradation was not found to be significantly different using the Fenton and photo Fenton processes. In both, degradation occurred in two stages, most of the degradation occurred in the first energetic stage, followed by a slower second stage. The degradation kinetics were related to hydroxyl radical concentration. The oxidation of Fe+2 to Fe+3was fast and therefore a non-limiting step. During the study on color removal, it was found that using high initial Fe+2 concentrations resulted in higher final color in the Fenton Process, whereas when using low initial Fe+2 concentrations the difference was less significant. This was attributed to formation of ferrous organic complexes as subproducts of phenol degradation, part of which were degraded by UV treatment. Both Fenton and photo Fenton processes were effective in removing phenol to below the level established in the Chilean standard for effluent discharge.