Tratamento de efluentes têxteis com uso de radiação Gama

Texto

(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO. CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA. P P G E C PPGEC- Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil CEP. 50740-521 – Cidade Universitária Recife – PE Tel: 0 81 - 21267923. DISSERTAÇÃO DE MESTRADO TRATAMENTO DE EFLUENTES TÊXTEIS COM USO DE RADIAÇÃO GAMA. Cláudio José de Freitas Vasconcelos. Recife/PE Abril/2011.

(2) CLÁUDIO JOSÉ DE FREITAS VASCONCELOS. TRATAMENTO DE EFLUENTES TÊXTEIS COM USO DE RADIAÇÃO GAMA. Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de Pernambuco, como requisito à obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil.. Área de concentração:Geotécnia Ambiental. Orientadores: Prof. Dr. Maurício Alves da Motta Sobrinho Universidade Federal de Pernambuco. Prof. Dr. João Antônio Filho, Universidade Federal de Pernambuco. RECIFE, ABRIL DE 2011.

(3) i. Catalogação na fonte Bibliotecário Marcos Aurélio Soares da Silva, CRB-4 / 1175. V331t. Vasconcelos, Cláudio José de Freitas. Tratamento de efluentes têxteis com uso de radiação Gama / Cláudio José de Freitas Vasconcelos. - Recife: O Autor, 2011. xiii, 73 folhas, il., gráfs., tabs.. Orientador: Profº. Drº. Mauricio Alves da Motta Sobrinho. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Pernambuco. CTG. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, 2011. Inclui Referências.. 1. Engenharia Civil. 2.Radiação Gama. 3.Efluentes Têxteis – Tratamento. 4.Corantes. I. Sobrinho, Mauricio Alves da (Orientador). II. Título.. UFPE 624 CDD (22. ed.). BCTG/2011-149.

(4) ii.

(5) iii. Dedico este trabalho a minha família que me apoiaram nesta jornada..

(6) iv. AGRADECIMENTOS. Primeiramente, agradeço a Deus por ter me dado à oportunidade de estar no mundo. Aos meus orientadores Maurício Motta e João Antônio por toda confiança, dedicação e apoio essenciais para o cumprimento deste trabalho, bem como pelo profissionalismo e competência como guiaram o caminho desta pesquisa. Aos meus pais, e a minha família irmãos que sempre incentivaram com este trabalho. Ao programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UFPE, pela oportunidade de realizar essa pesquisa e a todos os professores do Programa. À Maria do Carmo Lourenço da Silva que com paciência auxiliou no decorrer do trabalho. À Joelma Morais Ferreira que deu força para realização deste trabalho,assim como deu oportunidade de mostrar parte do trabalho a seus alunos. O Luiz Carlos Zoby que com paciência e dedicação ajudou na elaboração de algumas atividades. O André Diego de Lucena que se mostrou disponível na elaboração de alguns parâmetros da pesquisa. Aos colegas, Victor, Patrícia, Luciana Omena e Etiene Rocha que me deram força e compartilharam conhecimentos tanto na parte experimental como nas aulas teóricas. À aluna de Iniciação Científica Maria Thalita pela colaboração na realização dos experimentos e análise dos resultados. À técnica Ana Dayse (Gamalab – Departamento de Energia Nuclear) pela ajuda na irradiação dos materiais estudados. À Clariant por ter cedido amostra dos corantes Drimaren red, Drimaren gold e Indosol blue e a indústria Mamute pelos efluentes cedido e acesso às suas instalações.. À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pela concessão da bolsa de estudo. A todos que direta ou indiretamente contribuíram para a construção deste trabalho, pois sem a colaboração não realizaria..

(7) v. “Todo profundo pesquisador da natureza deve conceber uma espécie de sentimento religioso. No universo, incompreensível como é, manifesta-se uma inteligência superior e ilimitada”. Albert Einstein.

(8) vi. RESUMO A radiação ionizante tem sido considerada para o tratamento de efluentes desde a década de 1970. A qualidade dos efluentes descartados nos corpos hídricos, no país, ainda não é devidamente controlada, com o descarte de efluentes brutos e a ineficiência das ETEs, causando efeitos deletérios na fauna, flora e na população. Desta forma o presente trabalho visou avaliar o uso da radiação gama (Cobalto 60) como uma alternativa para tratamento de efluentes de indústrias têxteis. Para tanto foram utilizados três corantes têxteis (Drimaren Red, Drimaren Gold e Indosol Blue) cedidos pela Clariant e um efluente têxtil real coletado na lavanderia Mamute na cidade de Toritama/PE. A caracterização do corante foi realizada por espectrofotometria UV-Visível. Para o efluentes têxteis além da caracterização de espectrofotometria foi também determinada a DQO, DBO, pH, Condutividade, STD e Salinidade. A partir dos resultados obtidos foi possível observar que a radiação aumentou a biodegradabilidade do efluente e conseguiu degradar os corantes com eficiência acima de 95% para certas doses. Para o caso de um efluente têxtil real, que além dos corantes possui ainda goma, resíduos de algodão, sais, etc., verificou-se uma redução significativa na eficiência, necessitando doses mais elevadas de radiação, inviabilizando assim aplicação do processo de radiação. Foi então utilizado o processo Gama-Fenton onde foi adicionado peróxido de hidrogênio e ferro no efluente real a ser irradiado. Com este novo processo foram obtidas remoções satisfatórias dos contaminantes, obtendo remoção acima de 96%. Além dos resultados de redução de cor, observou-se uma redução de pH, condutividade, STD e salinidade do efluente têxtil. Já em relação à DQO e DBO foi observado um aumento em relação ao efluente bruto. A DQO do efluente bruto apresentou um valor de 698,3 mg de O2/L, enquanto ele tratado com Gama-Fenton um valor de 1252,3 mg de O2/L. Já para DBO encontramos o valor inicial de 166 mg de O2/L e tratado por Gama-Fenton de 200 mg de O2/L, fato que pode ter sido causado pelo H2O2 residual que interfere na determinação da DQO e DBO5.. PALAVRAS-CHAVE: corantes, radiação gama, tratamento de efluentes têxteis..

(9) vii. ABSTRACT Ionizing radiation has been considered for the treatment of effluents from the 1970s. The quality of effluents discharged in water bodies in the country is still not properly controlled, with the disposal of waste and inefficiency of raw sewage treatment plants, causing deleterious effects on wildlife, flora and population. Thus the present study aims to evaluate the use of gamma radiation (Cobalt 60) an alternative for the treatment of effluents from textile industries. Therefore, we used three textile dyes (Drimaren Red, Gold and Drimaren INDOSOL Blue) donated by Clariant and a real textile effluent collected in the laundry room in the town of Mammoth Toritama / PE. The characterization of the dye was performed by UV-Visible spectrophotometry. For the textile effluent beyond the characterization of spectrophotometry was also determined to COD, BOD, pH, Conductivity, Salinity and STD. From the results it was observed that radiation increased the biodegradability of the effluent and was able to degrade dyes with efficiency above 95% for certain doses. In the case of a real textile effluent, which in addition to the dyes also has gum, cotton waste, salts, etc.., There was a significant reduction in efficiency, requiring higher doses of radiation, thus impeding the process of applying radiation. Then used the Gamma-Fenton process which was added hydrogen peroxide and iron in the effluent real to be irradiated. With this new process were obtained satisfactory removal of contaminants, achieving over 96% removal. In addition to color reduction results, we observed a reduction of pH, conductivity, salinity and STD textile effluent. Regarding the COD and BOD was observed an increase from the raw effluent. The COD of the effluent had a gross value of 698.3 mg O2 / L, while he treated with a Fenton-range value of 1252.3 mg O2 / L. As for BOD find the initial value of 166 mg O2 / L and treated by Gamma-Fenton 200 mg O2 / L, which may have been caused by residual H2O2 interferes with the determination of COD and BOD5.. KEYWORDS: dye, gamma radiation, treatment of textile wastewater..

(10) viii. Índice RESUMO ................................................................................................................................... vi ABSTRACT .............................................................................................................................. vii LISTA DE FIGURAS .................................................................................................................. x NOMENCLATURA ................................................................................................................. xiii 1.. INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 2 1.1.. 2.. 3.. A radiação ionizante nos tratamentos de efluentes têxteis ................................................ 4. OBJETIVOS .................................................................................................................................. 6 2.1.. Objetivo Geral ....................................................................................................................... 6. 2.2.. Objetivos Específicos............................................................................................................. 6. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ............................................................................................... 8 3.2.. Radiações ............................................................................................................................... 8. 3.2.1.. Descoberta da Radioatividade ...................................................................................... 8. 3.2.2.. Decaimentos Radioativos .............................................................................................. 9. 3.2.2.2. Decaimento Alfa () ........................................................................................................ 9 3.2.2.3. Decaimento Beta ............................................................................................................. 10 3.2.2.4. Decaimento com Emissão Gama ( γ ) .............................................................................. 10 3.2.3.. Interação da radiação gama ....................................................................................... 11. 3.2.4.. Alcance e atenuação de diferentes tipos de radiação na matéria ............................ 11. 3.2.5.. Efeitos das Radiações ionizantes ................................................................................ 12. 3.2.6.. Corantes ....................................................................................................................... 13. 3.3.. Indústrias têxteis ................................................................................................................. 17. 3.3.1.. Produção de efluentes têxteis...................................................................................... 19. 3.3.2.. Aspectos ambientais .................................................................................................... 21. 3.3.3.. Tratamento de efluente têxtil para remoção da cor ................................................... 22. 3.3.3.1.. Tratamento biológico .............................................................................................. 23. 3.3.3.2.. Tratamento químico ................................................................................................ 24. 3.3.3.2.1.. Oxidação................................................................................................................... 24. 3.3.3.2.3.. Tratamento eletroquímico ...................................................................................... 27. 3.3.3.2.4.. Coagulação química ................................................................................................ 28. 3.3.3.3.. Tratamento físico..................................................................................................... 28. 3.3.3.3.1.. Troca iônica ............................................................................................................. 28. 3.8.5.3.1.. Adsorção................................................................................................................... 29.

(11) ix. 4.. 3.8.5.3.2.. Tratamento por Irradiação .................................................................................... 29. 3.8.5.3.3.. Tratamento com radiação UV e peróxido de hidrogênio..................................... 31. 3.8.5.3.4.. Tratamento com radiação ionizante e peróxido de hidrogênio ........................... 32. MATERIAIS E MÉTODOS ....................................................................................................... 35 Preparação das amostras de corantes ........................................................................... 35. 4.1.1. 5.. RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................................................ 44 5.1.. Resultados obtidos com corantes ....................................................................................... 44. 5.1.1.. Corante reativo Drimaren red a 10 ppm................................................................... 44. 5.1.2.. Corante reativo Drimaren gold a 10 ppm ................................................................. 45. 5.1.3.. Corante direto Indosol blue a 13 ppm ....................................................................... 47. 5.1.4. Comparativo entre os corantes Drimaren red e gold a 10 ppm e o corante Indosol blue a 13 ppm ............................................................................................................................... 49 5.1.5.. Corante direto Indosol blue a 100 ppm ..................................................................... 49. 5.1.6.. Corante reativo Drimaren red a 100 ppm................................................................. 50. 5.1.7.. Corante reativo Drimaren gold a 100 ppm ............................................................... 52. 5.2.. Tratamento preliminar do efluente têxtil .......................................................................... 52. 5.3.. Planejamento experimental para o tratamento de efluente têxtil ................................... 53. 5.3.1.. Planejamento Fatorial 23 ............................................................................................ 54. 5.4.. Tratamento do efluente têxtil com peróxido e com Fenton ............................................. 59. 5.5.. Pós – Pós tratamento com radiação gama no efluente têxtil tratado com coagulação .. 61. 6.. CONCLUSÕES & PERSPECTIVAS........................................................................................ 64. 7.. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................................... 67.

(12) x. LISTA DE FIGURAS Figura1: Córrego contaminado com efluente de tinturarias e lavanderias industriais em Toritama..................................................................................................................................................19 Figura 2: A mudança no grau de descoloração para 50ppm soluções aquosas RB5 medida em N2 do ar e da atmosfera de N2O. A inserção mostra o espectro de absorção de soluções de corantes não irradiado no ar. Taxa de Dose: 2 kGy / h. Fonte:(SOLPANet al, 2003)...................................................................................................................31 Figura 3: Tratamento efluente na lavanderia Mamute em Toritama – PE, (a) gradeamento do efluente têxtil, (b) tangues de equalização (conversão de pH), (c) bomba dosadora de policloreto de alumínio, (d) tanques de coagulação, (e) tanques de coagulação, (f) caixa de areia e pedras e (g) efluente tratado.....................................................................................................................................................36 Figura 4: (a) Espectrofotômetro UV-visível Thermo Genius 10TM (Watham, MA – EUA), (b) fonte de Cobalto 60 no Gammacell 220 Excel................................................................................................37 Figura 5: Fluxograma das etapas do estudo degradação dos corantes e efluente têxtil........................38 Figura 6: Drimarem red a 10ppm irradiados com doses de radiação variando de 0,5 a 10 kGy (a), curvas obtidas a partir dos resultados do espectro om as doses variando de 2 a 10 kGy (b), curvas obtidas pelo espectro do drimarem red com doses 0,5, 1,0, 1,5 kGy (c) e imagem do corante bruto e após as irradiçãoes em ordem crescente (d)............................................................................................45 Figura 7–Drimarem gold a 10ppm irradiados com doses de radiação variando de 0,5 a 10 kGy (a), curvas obtidas a partir dos resultados do espectro om as doses variando de 2 a 10 kGy (b), curvas obtidas pelo espectro do drimarem gold com doses 0.5, 1.0, 1.5 kGy (c), ) e imagem do corante bruto e após as irradiçãoes em ordem crescente (d).........................................................................................47 Figura 8–Indosol blue a 13ppm irradiados com doses de radiação variando de 0,5 a 10 kGy (a), curvas obtidas a partir dos resultados do espectro om as doses variando de 2 a 10 kGy (b), curvas obtidas pelo espectro do Indosol blue com doses 0.5, 1.0, 1.5 kGy (c), imagem dos corantes seguindo da concentração inicial até a maior dose (d)................................................................................................48 Figura 9: Corantes Drimarenred, Drimarengold e Indosol blue antes da irradiação.............................49 Figura 10: Corantes Drimarenred, Drimarengold e Indosol blue após irradiação.................................49 Figura 11:Indosol blue com concentração de 100 ppm irradiados com dose de 2, 5 e 10 kGy(a), fotos do corante Indosol Blue bruto e após irradiação em ordem decrescente (b)..........................................50 Figura 12: Drimaren red com concentração de 100 ppm irradiados com dose de 2, 5 e 10 kGy (a), fotos do corante Drimaren red bruto e após irradiação em ordem decrescente (b)................................51 Figura 13:Drimaremgold com concentração de 100 ppm irradiados com dose de 2, 5 e 10 kGy (a) e fotos do corante e após irradiação em ordem decrescente (b)................................................................52.

(13) xi. Figura 14: Varredura do espectro do efluente têxtil, a partir do espectrofotômetro UV-Vis, para as dose de 1, 2, 5, 10 e 20 kGy....................................................................................................................53 Figura 15: Gráfico Pareto referente ao Planejamento experimental......................................................56 Figura 16: Efeito da radiação gama e peróxido de hidrogênio em relação à eficiência do tratamento...............................................................................................................................................57 Figura 17: Efeito da radiação gama e FeSO4 em relação à eficiência do tratamento............................57 Figura 18: Efeito do FeSO4 e peróxido (H2O2) em relação à eficiência do tratamento.........................58 Figura 19: Compração entre o efluente bruto e após o tratamento no ponto ótimo do planejamento fatorial.....................................................................................................................................................58. Figura 20: Gráfico do scan obtido do efluente bruto (vermelho) e comparando com efluente tradado com peróxido de hidrogênio (azul) e com Fenton (verde)...........................................60 Figura 21: Gráfico do scan que mostrando a eficiência do tratamento gama-fentonno ponto ótimo (7. -+dsp) comparado com o efluente bruto................................................................................................60 Figura 22: Os gráficos mostram a comparação entre efluente bruto, o tratado por coagulação e o póstratado. Em (a) temos as amostras irradiadas com 1, 2 e 5 kGy, em (b) temos amostra com 10 kGy..........................................................................................................................................................61 Figura 23: Comparação do efluente coagulado com as doses aplicadas a ele em relação ao efluente bruto........................................................................................................................................................62.

(14) xii. LISTA DE TABELAS. Tabela 1.Classificação de acordo com a constituição química dos corantes do Colour Índex. ............ 15 Tabela 2.Faixa de exaustão de várias classes de corantes. .................................................................... 16 Tabela 3. Consumo de água segundo as etapas do processo. ................................................................ 20 Tabela 4. Classificação dos poluentes líquidos da indústria têxtil segundo suas características. ......... 21 Tabela 5. Variáveis e níveis estudados no planejamento fatorial 23 ..................................................... 41 Tabela 6. Planejamento experimental fatorial 23................................................................................... 42 Tabela 6. Planejamento experimental fatorial 23 e sua destruibuição nas amostras.............................. 42 Tabela 6. Planejamento Fatorial ............................................................................................................ 54 Tabela 7. Resultados do planejamento experimental fatorial 23 ........................................................... 54 Tabela 8. Avaliação Estatística do Planejamento Experimental ........................................................... 55 Tabela 9. Caracterização do efluente têxtil ........................................................................................... 59.

(15) xiii. NOMENCLATURA SÍMBOLO. DESCRIÇÃO. UNIDADE. A. Agitação. rmp. Co. Concentração inicial corante. mg/L. CEO. Concentração inicial efluente. mg/L. CE. Concentração final efluente. mg/L. DBO. Demanda Bioquímica de Oxigênio. DNA. Ácido desoxirribonucléico. DQO. Demanda Química de Oxigênio. DSB. Double Stand Break. mg de O2/L – mg de O2/L –. E. Energia liberada. eV. e. Eficiência de remoção do efluente. %. Potencial de oxidação do ozônio. –. Eo f. Frequência. Hz. G. Dose absorvida. J/kg. kGy. Kilo Gray. kJ/kg. LD50. Dose Letal. –. V. Volume. mL. pH. Potencial hidrogênio. –. PIB. Produto Interno Bruto. –. ppm. Partes por milhão. RNA. Ácido ribonucléico. –. Sal. Salinidade. –. STD. Sólidos totais dissolvidos. mg/L. mg/L.

(16) 1. Capítulo 1 Introdução.

(17) 2. 1. INTRODUÇÃO. Os problemas ambientais têm se tornado cada vez mais críticos e frequentes, devido ao desmedido crescimento populacional e ao aumento da atividade industrial. Com isto a ação antrópica tem atingido dimensões catastróficas, podendo ser observada por meio das alterações na qualidade do solo, do ar e da água (KUNZet. al., 2002). Os efluentes, tanto industriais como municipais, podem conter de centenas até milhares de produtos químicos e alguns efluentes, mesmo em pouca quantidade, podem ser responsáveis pela toxicidade aquática. Com o avanço da tecnologia industrial, milhares de compostos orgânicos potencialmente nocivos são lançados no meio ambiente podendo alterar ciclos biológicos, devido a sua toxicidade e potencialidades carcinogênicas e mutagênicas. A CETESB (Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental) vem demonstrando que diversas classes de corantes também apresentam características para induzir a mutagenicidade a organismos vivos (CETESB, 2005 e 2006). A indústria têxtil brasileira constitui uma atividade tradicional, tendo sido peça fundamental na estratégia de desenvolvimento da política industrial brasileira. Através dela o Brasil iniciou seu processo de industrialização. A maioria das empresas do setor têxtil é de pequeno e médio porte, embora 80-90 % do faturamento e a maior parcela da produção do setor seja devido às atividades das indústrias de grande porte. O investimento realizado nesses empreendimentos provém basicamente do capital nacional, sendo que a região sudeste concentra a maioria dessas indústrias, seguida das regiões sul e nordeste do país (LEÃO, 2002). De acordo com o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE, o faturamento total do setor têxtil equivale a 4,4 % do PIB brasileiro (que representa o valor agregado de cada segmento econômico) e emprega cerca de 2 % da população ativa. A tintura de tecidos é uma arte que começou há milhares de anos e a disponibilidade comercial de corantes é enorme (GUARATINI & ZANONI, 2000). As atividades industriais cresceram muito nos últimos anos e atraíram consigo novos problemas devido à eliminação de rejeitos tóxicos, provenientes de subprodutos gerados pela indústria (SAUER, 2002). O processo de tingimento é um dos fatores fundamentais no sucesso comercial dos produtos têxteis. Além da padronagem e beleza da cor, o consumidor normalmente exige.

(18) 3. algumas características básicas do produto como: elevado grau de fixação em relação à luz, à fibra, deve apresentar alta afinidade e uniformidade na coloração, resistência aos agentes desencadeadores do desbotamento lavagem e transpiração, tanto inicialmente quanto após uso prolongado (GUARATINI & ZANONI, 2000). Para garantir essas propriedades, as substâncias que conferem coloração ainda devem ser viáveis economicamente. Poluentes coloridos da indústria têxtil são importantes fontes de contaminação ambiental. É estimado que de 1% a 15% dos corantes utilizados pelas indústrias têxteis são perdidos durante o processo de tingimento e liberado no efluente (GALINDO et. al., 2001a). A liberação desses poluentes coloridos no ecossistema é uma fonte dramática de poluição estética e interferência na vida aquática (HERMANN et al., 2001). A eliminação desses produtos tóxicos (os corantes) é atualmente um dos mais importantes assuntos em controle de poluição, o que tem levado os pesquisadores a buscar novas técnicas e ferramentas mais poderosas para diminuir ou eliminar a toxicidade dos efluentes gasosos e líquidos formados em seus distintos processos, sempre levando em conta as regulamentações e legislações voltadas à proteção ambiental (SAUER, 2002). A presença de corantes em águas de rios, originados de indústrias têxteis isquêmicas que fabricam corantes tem sido tratada com bastante preocupação. A poluição das águas superficiais e dos lençóis freáticos é causada, principalmente, pelo lançamento de despejos industriais, domésticos, agropecuários, não tratados. Esses poluentes causam um impacto ambiental negativo. Grandes quantidades de substâncias químicas chegam aos corpos hídricos e provocam modificações negativas do seu estado biológico, químico e físico (KNIE & LOPES, 2004; BRAGA, 2002). Estudos demonstram que a maioria dos materiais coloridos sofrem branqueamento ou muda a cor quando expostos à radiação ionizante. Desta forma a utilização de radiação ionizante pode ser promissora para o tratamento de efluentes têxteis, porque os efeitos da radiação são intensificados em solução aquosa, solução na qual as moléculas de corantes são degradadas, a partir da radiólise da água (GETOFF & LUTZ, 1985). A água na indústria têxtil já está sendo avaliada como um componente a mais nas planilhas de custos das empresas e não somente como um veículo no processo de tingimento de custo irrisório; observa-se que as indústrias vêm buscando e investindo cada vez mais em maneiras de se reutilizar os banhos de descarte diretamente ou indiretamente, procurando utilizar o mínimo de tratamento possível, de forma a se viabilizar o reuso sem afetar a.

(19) 4. qualidade do produto final ou aumentar excessivamente o custo do processo (TWARDOKUS, 2004). 1.1. A radiação ionizante nos tratamentos de efluentes têxteis A radiação ionizante tem sido considerada para o tratamento de efluentes desde a década de 1970. No entanto, existem poucos sistemas de tratamento em escala real utilizando esta tecnologia (BORRELY, 2001; ODUM, 1998). As radiações ionizantes são agentes deletérios do material genético e, por vezes, são capazes de promover às quebras duplas da molécula de DNA (DSB, double strand break) as quais, inadequadamente ou não reparadas, podem produzir mutações ou levar a apoptose (CAVALCANTE-SILVA et al., 1998)..

(20) 5. Capítulo 2 Objetivos.

(21) 6. 2.. OBJETIVOS. 2.1.. Objetivo Geral. Investigar a degradação de corantes e efluentes têxteis com uso da radiação gama e sua associação com peróxido catalisado ou não com ferro.. 2.2. . Objetivos Específicos Avaliar a degradação de corantes de diferentes classes quando submetidos à radiação gama;. . Estudar a degradação da cor residual do efluente oriundo de uma unidade de tratamento de efluentes de uma indústria têxtil;. . Investigar a degradação de um efluente têxtil real com aplicação da radiação gama;. . Avaliar o uso da radiação gama com uso de peróxido e ferro para degradação de efluente têxtil real;. . Otimizar a degradação do efluente têxtil real pelo processo Gama-Fenton com uso do planejamento experimental;. . Verificar a viabilidade do tratamento com radiação..

(22) 7. Capítulo 3 Fundamentação teórica.

(23) 8. 3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 3.1.. Radiação eletromagnética O fóton pode ser retratado como um pequeno pacote de energia, também chamado. quantum, que se move através do espaço com a velocidade da luz (CNEN, 2010). Embora fótons não possuam massa, eles possuem campos elétricos e magnéticos que se movem continuamente sob a forma de ondas senoidais. As propriedades importantes do modelo senoidal são a frequência (f) e o comprimento de ondas (λ), sendo a equação da onda expressa simplesmente pela Equação 1. v=f.λ. (Eq. 1). No caso de radiação eletromagnética, o produto da frequência pelo comprimento de onda é constante e igual à velocidade da luz. Assim, sempre que a frequência aumenta, o comprimento de onda diminui e vice versa. Outra propriedade importante da radiação eletromagnética emitida por uma fonte é expressa pela lei do quadrado das distâncias, ou seja, a intensidade (I) diminui rapidamente com a distância da fonte (d), conforme a Equação 2. I1 / I2 = (d2 / d1 )2. (Eq. 2). A razão para esse rápido decréscimo na intensidade da radiação é o fato que, quando se aumenta cada vez mais a distância da fonte pontual, a energia emitida é espalhada por áreas cada vez maiores. Como regra geral, a lei do quadrado da distância pode ser aplicada sempre que a distância da fonte for, pelo menos, sete vezes maior que a maior dimensão da fonte não pontual. O espectro eletromagnético está compreendido na faixa de frequência de 10 a 1024Hz e o comprimento de onda dos respectivos fótons encontram-se na faixa de 107 a 10-16 metros (CNEN, 2010). 3.2.. Radiações. 3.2.1. Descoberta da Radioatividade.

(24) 9. Após o descobrimento dos raios-X por William Röentgen em 1895, o físico francês Henri Becquerel, associando a existência desses raios até então desconhecidos aos materiais fosforescentes e fluorescentes, testou uma série de substâncias com essas características. Assim, em 1896, verificou que sais de urânio emitiam radiações capazes de velar chapas fotográficas, mesmo quando envoltas em papel preto. Observou ainda, que a quantidade de radiação emitida era proporcional à concentração de urânio e era independente das condições de pressão, temperatura ou estado químico da amostra, além de permanecer inalterada mesmo sob a ação de campos elétricos ou magnéticos. Posteriormente, o casal Pierre e Marie Curie aprofundou estas pesquisas, chegando, em 1898, à descoberta de dois novos elementos radioativos, quais sejam o polônio e o rádio, tendo empregado o termo radioatividade para descrever a energia por eles emitida. Ernest Rutherford, em 1899, por meio de uma experiência simples contribuiu para elucidar a natureza da radioatividade. Uma amostra do material radioativo foi colocada dentro de um recipiente de chumbo contendo um orifício. A radiação produzia um ponto brilhante em uma placa de sulfeto de zinco, colocada diante do orifício. Sob a ação de um campo magnético, o feixe de radiação repartia-se em três, que foram denominadas radiação alfa, beta e gama.. 3.2.2. Decaimentos Radioativos. 3.2.2.2. Decaimento Alfa (). As partículas alfa são núcleos de hélio, constituídos por dois prótons e dois nêutrons, tendo duas cargas positivas. A reação de desintegração alfa pode ser assim esquematizada pela Equação três. A. XZ. A-4. YZ-2+ 4He 2+ Q. (Eq. 3). Sendo Q a energia liberada no processo de desintegração, oriunda da diferença de massa existente entre o núcleo pai e os produtos da desintegração. As partículas alfa são emitidas como energias discretas e características do núcleo pai. A desintegração alfa é característica de núcleos pesados (Z > 82), salvo exceções, sendo que a maioria dos nuclídeos emissores alfa são naturais (CNEN, 2010)..

(25) 10. 3.2.2.3. Decaimento Beta. A desintegração beta tanto pode ser negativa (emissão de elétrons), quando núcleo está com excesso de nêutrons, como positiva (emissão de pósitrons), ou seja, partículas com massa igual à do elétron, mas com carga positiva, quando o núcleo está com excesso de prótons, conforme descrito a seguir (CNEN, 2010).. 3.2.2.4. Decaimento com Emissão Gama (γ) Em muitos casos, após ocorrer um dos tipos de desintegração descritos anteriormente, o processo radioativo se completa. Em outros, o núcleo filho é formado em um de seus estados excitados, contendo, ainda, um excesso temporário de energia (CNEN, 2010). Quando isto ocorre, o núcleo filho emite essa energia armazenada sob a forma de raios gama (γ). A radiação gama pertence a uma classe conhecida como radiação eletromagnética. Este tipo de radiação consiste de pacotes de energia (quanta) transmitidos em forma de movimento ondulatório. A radiação eletromagnética é uma modalidade de propagação de energia através do espaço, sem necessidade de um meio material (CNEN, 2010). Outros membros bem conhecidos desta classe são: ondas de rádio, raios-X e, inclusive, a luz visível. A diferença essencial entre a radiação γ e a radiação X está na sua origem. Enquanto os raios g resultam de mudanças no núcleo, os raios-X são emitidos quando os elétrons atômicos sofrem uma mudança de orbital. Os raios γ são emitidos dos núcleos radioativos com energias bem definidas, correspondentes à diferença entre os níveis de energia de transição do núcleo que se desexcita. A transição pode ocorrer entre dois níveis excitados ou entre um nível excitado e o nível fundamental. Deste modo, pode haver a emissão de um ou mais raios g em cada desintegração. Por exemplo, o Cobalto-60, após desintegração beta, tem como resultado o segundo nível de excitação do Níquel-60 que, como consequência, emite dois gamas, um de 1,17 MeV e outro de 1,33 MeV. A energia dos raios gamas emitidos pelos diferentes nuclídeos está, aproximadamente, na faixa de 0,03 – 3 MeV..

(26) 11. 3.2.3. Interação da radiação gama Quando a radiação interage com a matéria, ela perde energia para o meio de interação excitando ou ionizando as moléculas que o compõe. As radiações gama-γ possuem comprimento de onda na ordem de 10-12 m e são emitidas por núcleos atômicos nas transformações radioativas naturais e nas reações nucleares (ALMEIDA & TAUHATA, 1981). Cada tipo de núcleo quando excitado emite um conjunto especifico de fótons gama, que têm frequências bem determinadas e características que o diferencia dos outros núcleos. A principal fonte de radiação para aplicações em pesquisas cientificas, esterilização, entre outras é a fonte de Cobalto-60 (Co60) cujo núcleo emite raios gama-γ com energias de 1,17 e 1,33 Mev (OKUNO, 1988). Os fótons podem interagir com a matéria principalmente por efeito Fotoelétrico, efeito Compton e Produção de Pares. O efeito Fotoelétrico caracteriza-se pela transferência total de energia do fóton (que desaparece) para um único elétron orbital, o qual é expulso do átomo com energia cinética igual à diferença entre a energia do raio gama incidente e a energia de ligação do elétron (AQUINO, 2000). Este efeito é predominante em fótons de baixa energia e para elementos de numero atômico elevado. O efeito Compton caracteriza-se pela transferência parcial de energia do fóton para um elétron orbital que é expulso do átomo (elétron Compton). O fóton após interagir perde parte de sua energia que é espalhada e pode interagir com outro átomo, por efeitos Fotoelétricos ou Compton novamente, até que toda a energia seja totalmente absorvida. Este efeito é predominante em valores intermediários de fótons (AQUINO, 2000). O efeito de Produção de Pares ocorre quando fótons de alta energia (E ≥ 1,02 Mev) passam próximos a núcleos de elevado numero atômico, neste caso o fóton interage com o campo elétrico do núcleo e desaparece, dando origem a um par elétron-pósitron. O pósiton após transmitir toda a sua energia cinética, torna a se combinar com um elétron dando origem a dois fótons de 511 kev, que é a energia de repouso do elétron. A produção de Pares é predominante para energias elevadas e para elementos com muitos prótons no núcleo. 3.2.4. Alcance e atenuação de diferentes tipos de radiação na matéria Diferentes tipos de radiação interagem de diferentes modos com a matéria, tornando alguns tipos de radiação mais penetrantes do que outros. Radiações eletromagnéticas são as mais penetrantes e quanto maior a sua energia, maior é o seu alcance na matéria. Partículas.

(27) 12. carregadas, devido à sua massa e carga, interagem muito intensamente com a matéria, tornando o seu alcance pequeno quando comparado ao da radiação eletromagnética. Entretanto, para partículas idênticas, quanto maior a energia maior o seu alcance. Diferentemente do que o senso comum poderia levar a crer, a intensidade da interação com a matéria (e o "estrago" causado por ela) não cresce com a sua energia. Radiação com energias altíssimas podem passar praticamente despercebidas pela matéria, enquanto radiações com energias mais baixas (da ordem das diferenças de energias dos níveis atômicos) são altamente absorvidas pela matéria. 3.2.5. Efeitos das Radiações ionizantes. Os efeitos da irradiação nos materiais em geral são devidos ao grande número de interações da radiação com os átomos e moléculas (SCHABERLE & SILVA, 2000). A principal interação é a ionização e é representada pela Equação4.. A  hv  A  e   hv´. (Eq. 4). No qual o átomo A* absorve a energia da interação da radiação para liberar seu elétron de ligação e tornar-se um íon carregado e essa energia de degradação pode continuar ionizando outros átomos durante a sua trajetória. Por exemplo, uma partícula de radiação (fóton) de 3,5MeV pode ionizar aproximadamente 100.000 átomos (SCHABERLE & SILVA, 2000). Se uma interação resulta na absorção de somente uma parte da energia de ionização, pode ocorrer um processo de excitação representado pela Equação5:. A + hv= A* + hv'. (Eq. 5). onde A* é um átomo no seu estado excitado de energia com um elétron em uma órbita mais afastada (menor energia de ligação). No evento da ionização, o átomo ionizado combina com o elétron livre para um estado excitado e esse átomo excitado retorna ao seu estado fundamental através de vários processos de relaxação, como por exemplo, por fluorescência (SCHABERLE&SILVA, 2000) (Equação 6).. A* = A + hv". (Eq. 6).

(28) 13. Onde: mhv" é a energia liberada pelo elétron ao retornar de uma camada mais externa para a sua órbita mais interna(LAS CASAS, 2004). A radiação ionizante é capaz de aumentar a taxa de sedimentação ou alterar as características coloidais desses sólidos, pois em geral os colóides são estabilizados por cargas eletrostáticas que causam uma repulsão mutua entre as partículas, que impedem a sua agregação em um tamanho suficiente no qual as forças de gravidade possam ocasionar uma sedimentação (LAS CASAS, 2004). A radiação produz um decréscimo ou destruição dessas forças eletrostáticas, pela produção de íons e elétrons livres que irão reagir com as espécies de carga oposta neutralizando a carga das partículas coloidais e causando consequentemente a sua sedimentação. Simultaneamente, a radiação ionizante exerce um efeito letal nos microrganismos, bactérias, vírus, esporos e outros organismos como as algas, protozoários e parasitas, também através dos efeitos direto e indireto das radiações, cabendo destacar a existência de um alvo de ataque principal que é o material genético da célula, DNA e/ou RNA (LAS CASAS, 2004). Dois conceitos básicos são de fundamental importância na química da radiação em solução aquosa. Um deles é dose absorvida, que descreve a quantidade de energia depositada no material exposto a um campo de radiações ionizantes (JIANLONG & JIAZHUO, 2007). Formalmente, a dose absorvida pode ser definida como a quantidade de energia absorvida dividida pela massa dosmateriais irradiados. A unidade do Sitema Internacional (S.I.) usada para descrever a dose absorvida é Gy. E 1 Gy é equivalente a 1 J/kg. O outro conceito importante é o valor G, que mede o rendimento de radioquímica pelo número de espécies indicadas substâncias químicas em uma substância produzida irradiados por 100 eV(elétron volt) de energia absorvida de radiações ionizantes. Na água, águas residuais, bem como das lamas da matriz, o principalcomponente é a água. Portanto, seria esperado que o efeito da radiação ionizante pode ser dominado pela interação da radiação e da água (MEEROFF, 2001).. 3.2.6. Corantes. Cores sempre exerceram fascínio sobre a humanidade. Por toda a história, corantes e pigmentos foram objetos de atividades comerciais. Hoje, são mais de oito mil compostos diferentes sendo vendidos. Estas substâncias podem ser tanto orgânicas como inorgânicas..

(29) 14. São elas que dão cor a nossas roupas, papéis, casas ou carros. Muitos dos velhos tecidos encontrados em múmias egípcias eram coloridos (QMCWEB – UFSC). O uso de corantes pelo homem tem mais de 4.000 anos. Mesmo nas cavernas, utilizavam pigmentos para fazer inscrições rupestres. Eram, inicialmente, obtidos de fontes naturais. O uso de corantes artificiais só iniciou em 1856. Entretanto, muitos corantes naturais utilizados na antiguidade ainda são empregados, e em larga escala como o índigo, um pigmento azul, extraído de planta homônima (índigo feratinctoria) e a henna, utilizada até mesmo na indústria de cosméticos (QMCWEB – UFSC). Em 1856, William Henry Perkin, um químico inglês, sintetizou a mauveína - o primeiro corante sintético já produzido. Hoje, mais de 90% dos corantes empregados são sintéticos. Até mesmo o índigo, um dos mais utilizados, foi obtido sinteticamente em 1880. A maior parte dos corantes fabricados vai para a indústria têxtil; mas as indústrias de artefatos de couro ou de papel, indústrias alimentícias, de cosméticos, tintas e plásticos também são usuários importantes (QMCWEB – UFSC). . Na indústria têxtil o processo de tingimento é um dos fatores fundamentais no sucesso comercial dos produtos. Além da padronagem e beleza e cor, o consumidor normalmente exige algumas características básicas do produto, tais como elevado grau de fixação em relação à luz, lavagem e transpiração, tanto inicialmente quanto após uso prolongado. Para garantir essas propriedades, as substâncias que conferem coloração à fibra devem apresentar alta afinidade, uniformidade na coloração, resistência aos agentes desencadeadores do desbotamento e ainda apresentar-se viáveis economicamente (GUARATINI & ZANONI, 2000). A fixação da molécula do corante a essas fibras geralmente é feita em solução aquosa e pode envolver basicamente quatro tipos de ligações: ligação iônica, de hidrogênio, de van der Waals e covalentes. Os corantes podem ser classificados de acordo com sua estrutura química (antraquinona, azo, etc.) ou de acordo com o método pelo qual é fixado à fibra têxtil. A cor destes compostos é intensificada e/ou modificada por grupos auxocromos, tais como etilo, nitro, amino, sulfônico, hidroxilo, metóxi, etóxi, cloro e bromo (GEADA, 2006). Assim, a molécula de corante é constituída por duas partes principais: o grupo cromóforo, que dá a cor ao composto, e grupos auxiliares (auxocromos), que facilitam a sua afinidade para o substrato e que são.

(30) 15. responsáveis pela fixação do corante à fibra, tecido, couro, cabelo, papel, entre outros, conferindo uma coloração resistente à luz e à lavagem (GUPTA & SUHAS, 2009). Os corantes utilizados pela indústria têxtil podem ser classificados de acordo com sua estrutura química de seu grupo cromóforo (Tabela 1) ou pela forma de fixação e afinidade à fibra têxtil (MELO, 2007).. Tabela 1. Classificação de acordo com a constituição química dos corantes do Colour Índex. Classe. Referência do. Química. índice de cor (CI). Nitroso. 10000-10299. Indamina. 49400-49699. Nitro. 10300-10999. Indofenol. 49700-49999. Monoazo. 11000-19999. Azina. 50000-50999. Diazo. 20000-29999. Oxazina. 51000-51999. Triazo. 30000-34999. Triazina. 52000-52999. Pliazo. 35000-36999. Sulfuroso. 53000-54999. Azóico. 37000-39999. Lactona. 55000-55999. Estilbeno. 40000-40799. Aminocetona. 56000-56999. Carotenóide. 40800-40999. Hidroxicetona. 57000-57999. Difenilmetano. 41000-41999. Antraquinona. 58000-72999. Triarilmetano. 42000-44999. Indigóide. 73000-73999. Xanteno. 45000-45999. Ftalocianina. 74000-74999. Acridina. 46000-46999. Natural. 75000-75999. Quinolina. 47000-47999. Base de oxidação. 76000-76999. Metina. 48000-48999. Pigmento Inorgânico. 77000-77999. Triazol. 49000-49399. Classe Química. Referência do índice de cor (CI). Fonte: (GEADA 2006 apud PAIVA 2011).. Estima-se que sejam perdidos, durante a síntese e o processamento, aproximadamente 15% da produção total de corantes e pigmentos. Isto corresponde a uma descarga média diária de 128 toneladas para o meio ambiente. A principal fonte dessa perda está nos resíduos líquidos, por causa da exaustão incompleta (10 a 20% de perdas). No caso dos pigmentos, a perda é de apenas 1 a 2% (GEADA, 2006; MELO, 2007). Durante o processo de tingimento,.

(31) 16. a maior parte do corante é exaurida pela fibra, mas a fração que não estiver já fixada segue junto com a água de descarte. Na Tabela 2 está representada a faixa de exaustão de várias classes de corantes (CARVALHO, 2010).. Tabela 2. Faixa de exaustão de várias classes de corantes. Grau de Fixação. Perda para o. (%). Efluente (%). Poliamida. 80-95. 5-20. Básico. Acrílico. 95-100. 0-5. Direto. Celulose. 70-95. 5-30. Disperso. Poliéster. 90-100. 0-10. Metalizados. Lã. 90-98. 2-10. Reativo. Celulose. 50-90. 10-50. Sulfurosos. Celulose. 60-90. 10-40. À cuba. Celulose. 80-95. 5-10. Classe de Corante. Fibra. Ácido. Fonte: Carvalho (2010). 3.2.6.1.. Corantes diretos. Este grupo de corantes caracteriza-se como compostos solúveis em água capazes de tingir fibras de celulose (algodão, viscose, etc.) através de interações de Van der Waals. A afinidade do corante é aumentada pelo uso de eletrólitos, pela planaridade na configuração da molécula do corante ou a dupla ligação conjugada que aumenta a adsorção do corante sobre a fibra. Esta classe de corantes é constituída principalmente por corantes contendo mais de um grupo azo (diazo, triazo e etc.) ou pré-transformados em complexos metálicos (GUARATINI & ZANONI, 2000).. 3.2.6.2.. Corantes reativos. São corantes contendo um grupo eletrolítico (reativo) capaz de formar ligação covalente com grupos hidroxiladas fibras celulósicas, com grupos amino, hidroxila e tióis das fibras proteicas e também com grupos amino das poliamidas (GUARATINI & ZANONI, 2000). Existem numerosos tipos de corantes reativos, porém os principais contêm a função azo e.

(32) 17. antraquinona como grupos cromóforos e os grupos clorotriazinila e sulfato-etilsulfonila como grupos reativos. Neste tipo de corante, a reação química se processa diretamente através da substituição do grupo nucleofílico pelo grupo hidroxila da celulose. Um exemplo é aquele do tingimento usando compostos contendo sulfato-etilsulfona, cuja adição do corante à fibra requer apenas a prévia eliminação do grupo sulfato em meio alcalino gerando o composto vinilsulfona (GUARATINI & ZANONI, 2000).. 3.3.. Indústrias têxteis. As primeiras indústrias têxteis brasileiras foram implantadas em 1850. Em um processo gradual de evolução tecnológica, completa mais de 150 anos todos os segmentos que compõem a cadeia produtiva têxtil, tendo como destaque a importância econômica e social (D'OCA & PINTO, 2007). O potencial poluidor de uma indústria têxtil de pequeno a médio porte equivale ao volume de resíduos gerados por aproximadamente 7.000 a 20.000 pessoas, considerando-se o teor de material orgânico (PEREIRA & FREIRE, 2005). Vários milhões de compostos químicos têm sido sintetizados nos últimos cem anos, estimando-se que 10.000 tipos de corantes estão disponíveis para a indústria têxtil. A indústria de corantes dos Estados Unidos é a maior fonte exportadora destes produtos, colocando no mercado 2.000 tipos diferentes de corantes sintéticos aproximadamente (GUARATINI & ZANONI, 1999; PEREIRA & FREIRE, 2005). Devido a sua própria natureza, os corantes são altamente detectáveis a olho nu, sendo visíveis em alguns casos mesmo em concentrações tão baixas quanto uma parte por milhão. Uma pequena quantidade lançada em efluentes aquáticos pode causar acentuada mudança na coloração das águas em rios (GUARATINI & ZANONI, 1999). Estima-se que cerca de 30% da produção mundial de corantes é perdida para o ambiente durante a síntese, o processamento ou a aplicação desses corantes (PEREIRA &FREIRE, 2005). Durante a etapa de coloração da atividade têxtil são adicionados aos banhos de corantes reativos quantidades significativas de uréia e NaCl, que agem aumentando a solubilidade e a fixação do corante na fibra, respectivamente. Estes aditivos permitem uma melhor qualidade ao produto final, porém, também são arrastados nos efluentes juntamente com os corantes (FONSECA et. al, 2003)..

(33) 18. Deste modo, o lançamento não controlado destes resíduos interferirá na absorção da luz, na acumulação de resíduos e/ou ainda transportados para a estação de tratamento de água municipais (principalmente os corantes com alta solubilidade em água) contribuindo para a contaminação dos mananciais e da água distribuída à população (GUARATINI & ZANONI, 2000). É possível observar que os corantes têxteis representam um importante grupo de substâncias orgânicas que podem apresentar efeitos indesejáveis ao ambiente aquático, sendo por isso necessária a avaliação de sua toxicidade e mutagenicidade, bem como o emprego dessas técnicas na avaliação de processos de tratamento propostos para esses corantes (GUARATINI & ZANONI, 2000). Os efeitos positivos e negativos que uma atividade econômica em funcionamento ou ainda projetada, exerce sobre o nível de vida e o ambiente físico de uma zona de influência, em particular os efeitos dos contaminantes dos efluentes têxteis sobre os diferentes elementos receptores (homem, ar, corpos de água e solo) é definido como impacto ambiental (SILVA, 2008). A contaminação química dos elementos receptores com uma vasta gama de poluentes é um problema ambiental grave, devido à toxicidade para o homem e outros organismos. Muitas indústrias geram águas residuais, contendo diferentes tipos de poluentes orgânicos e inorgânicos. Um exemplo dessas indústria é a têxtil que utiliza grandes volumes de água nas operações de processamento e, portanto, geram grandes quantidades de efluente contendo corantes sintéticos dissolvidos e outros produtos, como agentes dispersantes, surfactantes, sais, emulsionantes e metais pesados (KHALED et al, 2009). Em Pernambuco, o município de Toritama foi considerado responsável pela produção de 25 % do jeans produzido no Brasil. Em 2000, foram contabilizadas 226 empresas com o Cadastro Nacional da Pessoa Jurídica (CNPJ) atuantes. O problema ambiental gerado pela atividade têxtil nesta região é crítico, chegando a consumir 40 litros de água por cada peça lavada. As empresas de grande porte consomem, em média, 200 mil litros/dia e essa água não são reaproveitadas (PAIVA, 2011). As tinturarias e lavanderias industriais não possuem sistema de tratamento adequado dos efluentes de acordo com a legislação vigente e cometem infração ambiental ao despejarem a água residuária do processo de beneficiamento de confecções nos rios (Figura 1) (SALGUEIRO et al., 2007)..

(34) 19. Figura 1: Córrego contaminado com efluente de tinturarias e lavanderias industriais em Toritama. Fonte: (SALGUEIRO, 2007 apud PAIVA, 2011).. 3.3.1. Produção de efluentes têxteis. A indústria têxtil é uma das maiores produtoras de efluentes líquidos. São necessários aproximadamente 80 litros de água para produzir 1 kg de tecido. Contudo, há referência a valores da ordem de 150 litros, sendo que 80 % deste volume são descartados como efluente e apenas 12 % do total compõem as perdas por evaporação (BALIEIRO, 2008). A característica destes efluentes depende da tecnologia e dos processos industriais utilizados e também dos tipos de fibras e produtos químicos empregados. O alto consumo de água demandado pela indústria têxtil é devido às operações de lavagem, tingimento e acabamento dos tecidos, bem como de lavagem de pisos e equipamentos. Efluentes provenientes da indústria de corante ou de processos envolvendo tingimento têxtil, não tratados convenientemente, antes de serem lançados em águas naturais, capazes de atingir reservatórios e estações de tratamento de água é a preocupação ecológica mais emergente. Deste modo, corantes altamente insolúveis que requerem uma baixa solubilidade no processo de aplicação, apresentam menor biodisponibilidade do que outros corantes contendo grupos sulfônicos, os quais aumentam a solubilidade, embora apresentem resíduos tóxicos na água de lavagem devido à menor fixação. A aplicação e manufaturamento de outros corantes têxteis à base de enxofre, de complexantes metálicos, do tipo disperso e outros com elevada insolubilidade, embora produzam rejeitos mais facilmente removíveis, muitas vezes envolvem substâncias secundárias que demonstram consideráveis problemas ambientais devido à natureza tóxica destes materiais. No entanto, uma análise geral dos estudos encontrados na literatura sobre.

(35) 20. estes efluentes coloridos tem demonstrado que é necessário aprender muito mais sobre o transporte e a transformação destes compostos. A Tabela 3 apresenta valores aproximados para o consumo de água em função das etapas do processo. Tabela 3. Consumo de água segundo as etapas do processo. Etapa. Consumo de água (L/kg). Purga. 19 – 43. Alvejamento. 2.5 – 125. Mercerização. 233 – 309. Tingimento 1. Básico. 150 – 300. 2. Direto. 14 – 53.5. 3. Naftol. 19 – 140. 4. Enxofre. 24 – 214. 5. A Cuba. 8.5 – 167. Fonte: (LEÃO et al., 2002). Os efluentes industriais contêm inúmeras substâncias contaminantes, devido à intensa utilização de produtos químicos, que podem causar danos ao meio ambiente se não forem adequadamente removidas ou tratadas. Muitas dessas substâncias que não foram retiradas no tecido são descartadas com o efluente. Os poluentes da indústria têxtil apresentam-se em elevadas concentrações que, associado a grandes vazões, proporcionam ao efluente uma carga considerável de difícil tratamento. Geralmente os poluentes resultantes da indústria têxtil são orgânicos e solúveis. Esses poluentes podem ser agrupados em três linhas, como mostra o Tabela4. (LEÃO et al., 2002)..

(36) 21. Tabela 4. Classificação dos poluentes líquidos da indústria têxtil segundo suas características. Linha. 1. 2. 3. Descrição São aqueles que Nesta linha estão aqueles que Esta causam. inclui. os. efeito podem causar um efeito nocivo poluentes tóxicos de ação. nocivo imediato no sobre. linha. o. ambiente. aquático, danosa à vida aquática. corpo dependendo de alguns fatores que. receptor.. podem. causar. como: tempo: características do acentuados desequilíbrios corpo receptor: usos de água.. no. meio,. interferem. porque diretamente. no metabolismo biota. Poluentes. pH,. DBO, DQO, cor e detergentes.. temperatura. Solúveis. Fenóis. e. outros. compostos orgânicos e em. hexano (óleos e. aromáticos. e. metais. pesados.. graxas) e sólidos. Fonte: (LEÃO et al., 2002). Esses efluentes industriais devem ser apropriadamente tratados antes do descarte, pois os poluentes não apenas conferem cor ao efluente, mas afetam significativamente a atividade de fotossíntese. As águas que servem de habitat para os peixes e para o resto da vida aquática, necessária para conservação da vida animal, devem se ajustar a certos padrões relativos a cor. Isto porque 10% da luz que se choca com a superfície de uma corrente de água deve chegar ao fundo de qualquer zona fotossintética, na qual se devem manter concentrações adequadas de oxigênio em dissolução (LUND, 1974). Dessa forma, o não tratamento do efluente antes do descarte pode vir a causar um grande desequilíbrio ambiental. Nos últimos anos, regulamentações rigorosas têm sido estabelecidas em muitos países referentes ao descarte de efluentes coloridos. A legislação governamental está se tornando cada vez mais rigorosa, especialmente nos países desenvolvidos e em desenvolvimento, no que diz respeito à remoção de cor dos efluentes industriais. A aplicação desta lei continuará a assegurar que indústrias têxteis e de outros corantes tratem seus efluentes para que se ajustem aos padrões requeridos, minimizando o impacto ambiental (ANJANEYULU et al, 2005).. 3.3.2. Aspectos ambientais.

(37) 22. A abundância de normas e regulamentações desenvolvidas ao longo dos anos para controle de rejeitos coloridos tem criado um grande impacto na indústria de corantes e seus correlatos, além de ter criado grande confusão aos consumidores. Relativamente, encontra-se na literatura muito pouca informação sobre o impacto desses rejeitos na qualidade da água e em ecossistemas aquáticos. Alguns autores têm até defendido a tese de que devido a alta diluição, poucos corantes solúveis poderiam causar efeitos ecológicos agudos em concentrações em que não sejam visíveis à olho nu (BECKMANN, 1991 &COOPER, 1993). No entanto, dependendo do tipo de corante e do modo de aplicação requerido, a etapa final da tintura pode contribuir significativamente no lançamento de rejeitos de diversas substâncias químicas com composição variável (corante, umectante, antiespumante, eletrólitos, dispersantes, etc.) utilizadas nas etapas de montagem e fixação. Adicionalmente, alguns problemas envolvendo a classe de corantes reativos são preocupantes, principalmente se considerarmos que este grupo de corantes constitui-se em um dos mais utilizados no Brasil para a tintura de algodão. Esta classe de corantes caracteriza-se por apresentar grupos quimicamente ativos capazes de reagir covalentemente com celulose na indústria têxtil, porém esta reação é estendida na bioquímica para purificação de proteínas por comprovada reação com moléculas biologicamente importantes. Deste modo, resíduos deste corante poderiam ser altamente nocivos quando presentes em qualquer organismo vivo. A inativação destes rejeitos normalmente é realizada através de reações de hidrólise de seus grupos funcionais, que torna o corante quimicamente inerte. Alguns autores têm demonstrado que estes compostos na forma não hidrolisada (MATSUI et al, 1984; WEBER & STICKNEY, 1993) apresentam alta estabilidade hidrolítica em meio neutro, permitindo um tempo de vida de 50 anos em ambientes aquáticos, causando expressiva preocupação quanto aos aspectos ecológicos. 3.3.3. Tratamento de efluente têxtil para remoção da cor Há vários métodos para a remoção de poluentes do efluente, os quais podem ser divididos em três categorias: biológica, química e física. Todos os métodos têm suas vantagens e desvantagens. Devido ao alto custo, muitos dos métodos convencionais de tratamento de efluente não são aplicados em larga escala na indústria têxtil. No presente momento não há nenhum processo singular capaz de realizar um tratamento adequado, principalmente devido à natureza complexa dos efluentes. Na prática, uma combinação de diferentes métodos é.

(38) 23. geralmente utilizada para alcançar a qualidade desejada da água de uma maneira mais econômica (CRINI, 2005).. 3.3.3.1.. Tratamento biológico. O tratamento biológico é geralmente a alternativa mais econômica quando comparado com outros processos químicos e físicos (CRINI, 2005). Alguns métodos de biodegradação, tais como descolorização por fungos, algas e bactérias, degradação microbiológica, adsorção por biomassa microbiológica e sistemas de bioremediação, são frequentemente aplicados para tratamento de efluentes industriais, pois muitos microrganismos como bactérias, algas e fungos são capazes de acumular e degradar diferentes poluentes. Entretanto, suas aplicações são geralmente restritas. O tratamento biológico requer uma grande extensão de área e é limitado pela sensibilidade das variações diurnas, bem como pela toxicidade de alguns produtos químicos e também é menos flexível em projetos e operações. Uma vantagem do tratamento biológico sobre certos métodos de tratamentos físicos e químicos é que mais de 70% do material orgânico presente, que é medido por testes de DQO, pode ser convertido em biosólido (CRINI, 2005). Os processos biológicos utilizados com maior frequência estão representados pelos sistemas de lodos ativados. Este processo consiste na agitação dos efluentes na presença de microrganismos e ar, durante o tempo necessário para metabolizar e flocular uma grande parte da matéria orgânica (BITTON, 1994). Infelizmente, o processo apresenta o grande inconveniente de ser bastante susceptível à composição do efluente (cargas de choque), além de produzir um grande volume de lodo (KUNZ et al, 2002). Em geral, na indústria têxtil os processos de tratamento estão fundamentados na operação de sistemas físico-químicos de precipitação-coagulação, seguidos de tratamento biológico via sistema de lodos ativados. O sistema apresenta uma eficiência relativamente alta, permitindo a remoção de aproximadamente 80% da carga de corantes (KUNZ et al, 2002). Segundo Kunz et al, 2002 o problema relacionado com o acúmulo de lodo torna-se crítico, uma vez que o teor de corantes adsorvido é bastante elevado, impedindo qualquer possibilidade de reaproveitamento. A principal aplicação deste tipo de processo está orientada na remoção da matéria orgânica presente nos rejeitos industriais, usualmente medida na forma de demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO) ou carbono orgânico.