Análises dos efeitos principais

O efeito principal pode ser denotado como a diferença média observada na resposta quando uma alteração proposital é feita em um nível dos fatores de entrada.

Qualquer que seja o processo a identificação do comportamento das variáveis de entrada é primordial antes de aplicar qualquer método de otimização, visto que, torna possível a verificação de um possível caminho de ascendência para valores ótimos esperados (step ascendent). Essa identificação desses fatores, bem como seus respectivos níveis, atribui um poder maior do teste da experimentação, sendo que, para determinados níveis temos o aumento ou a diminuição de um parâmetro de resposta.

Dentro deste contexto, foram avaliados os efeitos de cada um dos fatores responsáveis modificação da resposta. Os fatores que foram controlados durante a experimentação foram: pH, fluxo de ar e dosagem de ozônio. O primeiro e o último foram muito significativos com valores de p-valor menores que 0,05, sendo o segundo qualificado pela hipótese nula, ou seja, sua variação não proporcionou alterações significativas no resultado final das respostas.

O efeito do pH e da dosagem de ozônio na redução de cor e DQO, em ambos casos positivos, evidenciam que qualquer perturbação em seu nível para mais, ocorrerá uma mudança no resultado final das respostas, conduzindo uma melhoria na qualidade das respostas. Verifica-se também que a alteração do fluxo de ar não altera de forma significativa as respostas finais. Este comportamento pode ser verificado através da Figura 4.2.

Figura 4.2- Gráficos dos efeitos principais

Segundo Bagha et al., (2010), o ozônio é um poderoso oxidante, contribuindo na formação de radicais hidroxilas, preferencialmente em pH’s mais elevados, ou seja, em meio mais básico. Devido a este elevado potencial de oxidação, o ozônio pode efetivamente quebrar as ligações duplas conjugadas de cromóforos de corantes, assim como outros grupos funcionais (BELTRÁN, 2004). Neste contexto elevados fluxos de ozônio podem efetivamente concretizar a degradação da matéria orgânica, e consequentemente a redução de DQO e cor, que são proporcionais.

Além da geração de ozônio a partir de descarga barreira dielétrica (DBD), produz também peróxido de hidrogênio, que também configura-se como um oxidante (TANG et al., 2009). Portanto em pH’s mais elevados favorece a formação de radicais hidroxilas a partir das reações mostradas nas Eq. (4.4) e Eq. (4.5):

(4.4)

(4.5)

Porventura o meio básico caracterizado pela presença de hidroxilas favorece a decomposição do ozônio e formação do radical peroxigenio, que em posterior reação novamente com o ozônio, forma três radicais hidroxilas , aumentando assim a velocidade de degradação dos compostos orgânicos bem como a redução de cor justificando o resultado da análise estatística elencada pelos efeitos principais.

No entanto em função dos efeitos apresentados na Figura 4.2, não se pode definir ainda qual seria a melhor dosagem de ozônio e pH, sendo necessário aplicação de métodos de otimização.

Apesar da influência direta do fluxo de ar na transferência de massa do ozônio, para fase líquida no interior do reator (BELTRÁN, 2004), o mesmo não se mostrou significativo a partir da análise dos efeitos principais. Este fato pode ser evidenciado devido à altura da coluna de bolhas, sendo esta pouco suficiente para saturação do gás ozônio.

A saturação do gás ozônio ocorre preferencialmente em sistemas fechados, onde a pressão pode atuar como um facilitador da difusão do gás no líquido. No entanto como o reator operou em pressão atmosférica, a transferência de massa do gás para o líquido não se mostrou efetiva. Colunas com alturas maiores favorecem um maior caminho preferencial do gás ao longo da coluna, o que facilita o processo de

HO O O HO  3 2  2   O OH HO O 3 3 2 . 2 3 3 

difusão, e consequentemente a saturação do ozônio no meio. Neste contexto podemos escrever matematicamente segundo Eq. (4.6):

(4.6)

Ou seja, a diferencial da concentração de ozônio ao longo da coluna do reator é constante em qualquer ponto. Portanto mesmo em vazões mais baixas que propiciam a maior difusão do ozônio na coluna, devido a menor velocidade de ascensão das bolhas, a altura da coluna do reator ainda foi insuficiente.

A produção de radicais hidroxilas acresce com o gradual aumento da potência, consequentemente o aumento da dosagem no interior do reator. Este fato pode ser evidenciado na Figura 4.2, onde uma inflexão no gráfico demonstra um valor ótimo de ozônio. Com o aumento da potência, ocorre uma ionização mais efetiva das moléculas de água e oxigênio no interior do gerador de ozônio. No entanto quando a potência é aumentada em valores extremos, ocorre a formação de radiação UV, podendo afetar a descarga a partir da mudança da frequência da micro descarga (TANG et al., 2009). Além disso pode haver um aumento significativo na produção de gases do tipo NOx, os quais são responsáveis por consumirem os átomos de oxigênio causando ainda a diminuição da formação de radicais peroxigenio, intermediário responsável para formação de radicais hidroxilas. Quando se utiliza de ar úmido para a geração de ozônio, a remoção da DQO se comporta de forma linear (TANG et al., 2009). Isso também pode ser demonstrado pelos dados experimentais conforme mostrado na Figura 4.3.

k dL d

_co

 3

Figura 4.3- Comportamento Linear da remoção de DQO no tempo

Este fato ainda estudado e relatado por (TANG et al., 2009), indica que o ozônio ataca a dupla ligação do nitrogênio do composto azo por substituição eletrolítica, explicando o comportamento linear da redução da carga orgânica.

A dosagem de ozônio se mostrou significativa em ambas respostas, elencando que um aumento na dosagem favorece as respostas. Todavia para a redução de cor a magnitude deste efeito é superior em relação a redução de DQO. Isso já foi mencionado, visto que, pequenas dosagens de ozônio é capaz de quebrar a ligação do cromóforo e consequentemente remover a cor (ARSLAN-ALATON; COKGOR; KOBAN, 2007).