5.6.1 Ensaios Oxidativos de Destruição
5.6.1.1 Reator Fotoquímico
O sistema utilizado para o ensaio de fotólise era composto por um reator de aço inoxidável – Trojan UVMax¥ – com 8,9 cm de diâmetro, 110 cm de comprimento e volume útil de 4,8 L, contendo em seu interior uma lâmpada de vapor de mercúrio de baixa pressão, com pico de emissão em 253.7 nm e 102 W de potência. Com 95% de UVT (transmissão de ultravioleta na água), esta lâmpada transmite 30.000 micro watts- segundo/cm2.
Como acessório do reator fotoquímico, um painel de controle da fonte luminosa garante o pleno funcionamento da lâmpada, pois as luzes verde e vermelha, indicam, respectivamente se o reator está em pleno funcionamento ou se existe algum tipo de problema. O marcador digital, por sua vez, indica por quanto tempo a lâmpada já foi usada. Antes de iniciar o experimento, a lâmpada foi aquecida durante 5 minutos. A Figura 5.10 mostra o reator fixado verticalmente a um suporte metálico da maneira como foi utilizado para os ensaios de recirculação.
5.6.1.2 Amostras
As amostras de água subterrânea foram utilizadas tal qual foram recebidas. Um volume de recirculação de 9,6 L (duas vezes o volume do reator)4 foi utilizado para cada um dos ensaios.
As amostras foram irradiadas ininterruptamente durante 9 horas. Alíquotas de 50 mL foram retiradas a cada hora, sendo o pH ajustado para a região alcalina com NaOH
4 O volume e vazão de recirculação foram escolhidos em função de trabalhos anteriormente desenvolvidos no LQA (Laboratório de
-1
1 mol L . A seguir, a amostra foi filtrada em papel qualitativo faixa preta (Framex 3891).
Sistema de exaustão
Reator de UV
Figura 5.10: Foto ilustrativa do sistema oxidativo de destruição utilizando sistema em recirculação
5.6.1.3 Condições dos Ensaios utilizando o Reator Trojan UV-MAX
Os ensaios foram realizados em batelada, com vazão de recirculação de 16 L min-1. Foi utilizada uma bomba centrífuga para se atingir esta vazão de recirculação, propiciando bombeamento contínuo da amostra entre o reator e o reservatório de armazenagem. A operação foi feita em fluxo ascendente (para promover um impacto direto da amostra com a radiação UV – alteração da hidrodinâmica do reator), e a vazão foi medida através de um hidrômetro, instalado entre o reservatório de amostra e a bomba centrífuga, conforme mostra a Figura 5.10.
Reservatório de amostra Medidor de Vazão (Hidrômetro) Bomba centrífuga Coluna de carvão ativado para adsorção de voláteis Fluxo de amostra UP-FLOW Controle da fonte luminosa Sistema de contenção de vazamento do reservatório da amostra
5.6.1.4 Ensaio de Controle (Branco)
Este ensaio de controle foi realizado de acordo com as condições descritas no item 5.6.1.3, com a lâmpada UV do reator fotoquímico apagada, para verificação de perdas por aquecimento e turbulência (volatilização).
5.6.1.5 Ensaio UV (Fotólise)
Este experimento foi realizado de acordo com as condições descritas no item
5.6.1.3, com a lâmpada UV do reator fotoquímico acesa, objetivando verificar os efeitos
da radiação UV na destruição dos compostos orgânicos clorados.
5.6.1.6 Ensaio para Teste da Influência da Concentração de H
2O
2Este experimento foi realizado de acordo com as condições descritas no item
5.6.1.3 adicionando-se H2O2 em diferentes concentrações, sempre de forma única no
reator, ou seja, sempre no início de cada experimento. A variação na concentração de peróxido de hidrogênio tinha por objetivo avaliar se este composto proporcionava um aumento na eficiência do tratamento da água. Foram realizados ensaios em proporções mássicas de 1:10 e 1:100 (COD: H2O2).
5.6.2 Ensaios Redutivos de Destruição com Ferro Elementar (Fe
0)
5.6.2.1 Ensaios com Recirculação
Foram realizados ensaios de redução visando a destruição de compostos voláteis não passíveis de oxidação por UV. O sistema com recirculação era composto por uma coluna de vidro preenchida com ferro elementar e um reservatório com capacidade para 1 L de amostra. Uma bomba peristáltica foi utilizada para propiciar a
circulação da amostra entre o reservatório e a coluna de ferro. As amostras foram retiradas a cada 6 horas para análise.
Proveta para medida de vazão Coluna preenchida com ferro Fluxo de amostra UP-FLOW Reservatório de amostra Bomba peristáltica
Figura 5.11: Foto ilustrativa do sistema redutivo de destruição com reciclo da amostra (sistema fechado)
5.6.2.2 Ensaios com Passagem Única
Um segundo tipo de ensaio com ferro foi realizado. Neste sistema a amostra tinha passagem única, em diferentes vazões, por uma coluna de vidro preenchida com ferro. Uma bomba peristáltica foi utilizada. As amostras eram retiradas a cada volume de poro5 que passava.
5
Coluna de carvão ativado para adsorção de voláteis Fluxo de amostra Coluna preenchida com ferro UP-FLOW Reservatório de amostra Amostra “tratada” Bomba peristáltica
Figura 5.12: Foto ilustrativa do sistema redutivo de destruição com passagem única (sistema aberto)
6 Resultados e Discussões
Os resultados e discussões dos experimentos serão realizados de acordo com a ordem em que foram testados no laboratório.
Primeiramente serão relatados os ensaios de degradação em que os contaminantes de interesse são destruídos via oxidação;
Posteriormente, os resultados dos ensaios de degradação em que os contaminantes de interesse são destruídos via redução. Neste caso, o relato é dividido em duas partes:
Os resultados dos ensaios com recirculação; Os resultados dos ensaios com passagem única.
Todos os processos foram avaliados em relação a sua eficiência, que é representada pela quantidade de organoclorados mineralizados em função do tempo de ensaio6.