A INFLUÊNCIA DE PRODUTOS AUXILIARES DE TINGIMENTO
NO CONSUMO DE OZÔNIO NA DESCOLORAÇÃO DE
EFLUENTES TÊXTEIS
Luiz Carlos de Melo Filho(1)
Professor do Laboratório de Iniciação Científica do Colégio Coração de Jesus. Mestre em Engenharia Ambiental pela Universidade Federal de Santa Catarina. Especialista em Engenharia de Saúde Pública pela Escola Nacional de Saúde Pública - Fundação Oswaldo Cruz. Engenheiro Sanitarista pela Universidade Federal de Santa Catarina.
Maurício Luiz Sens
Professor Adjunto do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental. Supervisor do Laboratório Integrado do Meio Ambiente da Universidade Federal de Santa Catarina. Doutor em Engenharia pela
Escola Nacional Superior de Química de Rennes (ENSCR) - Université de Rennes I, França. Engenheiro Sanitarista pela Universidade Federal de Santa Catarina.
Endereço(1): Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC - Depto. de Engenharia
Sanitária e Ambiental Campus Universitário Trindade Florianópolis SC CEP: 88010 -970 - Brasil - Tel: (048) 231-9029 - Fax: (048) 231-9029 - e-mail: mls@ens.ufsc.br
RESUMO
O processo de ozonização é muito eficaz para descolorir efluentes de forte coloração, porém o investimento inicial na compra de um gerador de ozônio (ozonizador) é ainda muito alto, fazendo-se necessário a otimização do processo para que este torne-se viável do ponto de vista econômico. Os efluentes têxteis possuem uma composição altamente variada, em função das diferentes matérias-primas, processos, corantes e produtos químicos empregados. Muitos pesquisadores estão direcionando seus trabalhos no sentido de determinar as melhores condições de reação do ozônio em função das características do efluente. O presente trabalho investigou através de estudos em laboratório, a influência de produtos auxiliares de tingimento no consumo de ozônio na descoloração de efluentes têxteis. Os ensaios de ozonização foram realizados com soluções contendo corante dissolvido em água, sem e com os produtos auxiliares. Os resultados destes ensaios demonstraram que a presença de produtos auxiliares de tingimento podem aumentar o consumo de ozônio em até 98% quando comparado aos ensaios das soluções contendo somente corante.
INTRODUÇÃO
O ozônio reage facilmente com a maior parte dos corantes têxteis, o que explica que a descoloração de efluentes faça parte de suas aplicações usuais. A utilização da ozonização no tratamento de efluentes da indústria têxtil teve início nos anos setenta na Europa Ocidental.
Os efluentes têxteis incorporam substâncias provenientes de todas as etapas do beneficiamento de fibras tais como: desengomagem, lavagem, alvejamento, tinturaria, estamparia, dentre outras. Na operação de tinturaria, por exemplo, o tecido passa por um banho contendo corantes e produtos químicos, utilizados na fixação do tingimento e lavagem do tecido tingido, são os chamados produtos auxiliares de tingimento. Em função de uma grande variedade de corantes estar sendo atualmente utilizada na indústria têxtil, os efluentes resultantes são ainda muito mais complexos.
Para a utilização do processo da ozonização de modo efluente, é necessário compreender o comportamento do ozônio com os diferentes compostos químicos implicados na reação. Atualmente, muitas pesquisas vem sendo direcionadas no sentido de otimizar o processo de ozonização : Taxa de tratamento adaptada à solução a tratar; Desenho da instalação permitindo uma reatividade ótima do ozônio (mistura gás-líquido); Determinação das condições ótimas de reação em função das características do efluente (temperatura, pH, sólidos em suspensão).
TINCHER e AVERETE (1982) estudaram a degradação de produtos auxiliares de
tingimento (agente dispersante) por ozônio, concluindo que a cinética de reação destes produtos é mais lenta do que as dos corantes, em conseqüência sua presença no efluente aumenta fracamente o consumo de ozônio, porém uma grande quantidade destes produtos auxiliares pode ser reciclada.
A presente pesquisa objetivando conhecer a influência de alguns produtos auxiliares de tingimento reativo no consumo de ozônio na descoloração, realizou vários ensaios de ozonização utilizando a metodologia a seguir apresentada.
MATERIAIS E MÉTODOS
A investigação experimental foi conduzida no Laboratório Integrado do Meio Ambiente -L.I.M.A - do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC -, onde foi construído um conjunto piloto de ozonização constituído por um ozonizador de laboratório - LABO 6LO - de fabricação da Compagnie Générale de l’Ozone - Trailigaz -, com capacidade de produção média de 9g/h de gás à concentração de 15gO3/m3, a partir de oxigênio; e uma unidade de transferência de ozônio, formada por uma coluna clássica de bolhas, sendo o ozônio injetado através de um difusor poroso. A figura 1 apresenta um esquema simplificado do piloto de ozonização utilizado na pesquisa.
Figura 1: Esquema do Piloto de Ozonização.
Os primeiros ensaios utilizaram soluções contendo somente o corante dissolvido em água, sendo que a cada litro d’água foi adicionado 0,1 gramas de corante. As soluções dos demais ensaios utilizaram além do corante, os produtos auxiliares, conforme os percentuais descritos na tabela 1.
Tabela 1: Composição das soluções utilizadas nos ensaios de ozonização.
PRODUTO SOLUÇÃO AZUL SOLUÇÃOVERMELHA
Corante (reativo) 0,1 g/l 0,1 g/l
Lubrisoft 7030 (umectante) 0,04 g/l 0,1 g/l
Biavin 109 (deslizante) 0,09 g./l 0,3 g/l
Meropan VD Novo (dispersante) 0,04 g/l 1,5 g/l
Quimerol DS (detergente) 1,5 g/l 1,5 g/l
Barrilha leve (carbonato de sódio) 1,5 g/l 2,0 g/l
A concentração de ozônio necessária para alcançar determinado nível de descoloração do efluente foi obtida pela diferença entre a concentração de ozônio no gás injetado na coluna de contato, e a concentração de ozônio no gás de saída (off), determinadas pelo método iodométrico (KI - solução 2%).
A determinação da cor residual foi obtida através da leitura da absorbância em espectrofotômetro (modelo DR/4000 UV-VIS da Hach Company), no comprimento de onda de máxima absorbância na faixa do visível.
Amostras para análise da coloração residual foram coletadas simultaneamente com a determinação da concentração de ozônio no gás de saída (off), em intervalos de tempo previamente estabelecidos, à fim de se obter as curvas de remoção de cor em relação ao
RESULTADOS e DISCUSSÕES
Os ensaios de ozonização apresentaram um nítido aumento de consumo de ozônio quando os produtos auxiliares de tingimento estavam presentes nas soluções ozonizadas, como pode ser observado nos gráficos das figuras 2 e 3.
Figura 2: Média dos ensaios de ozonização das soluções contendo o corante azul sem e com os produtos auxiliares de tingimento.
0 1 2 3 4 0 20 40 60 80 100 C O R A N T E A ZU L C O R A N T E A ZU L C O M PR O D U TO S A U XILIA R ES C O L O RA ÇÃ O RE S ID U A L E M %
[O 3] consum ida em g/g de corante inicial
Figura 3: Média dos ensaios de ozonização das soluções contendo o corante vermelho sem e com os produtos auxiliares de tingimento.
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 0 20 40 60 80 100 C OR AN TE VER MELH O
C OR AN TE VER MELH O CO M PR O DU TO S AU XILIARES
CO L O R A Ç Ã O RE S IDU A L E M %
[O3] consumida por g/g de corante inicial
A degradação dos corantes necessita, a princípio, poucos moles de ozônio por mol de corante quando somente a descoloração é desejada (NAYME, 1997). Isto pode ser explicado pelo fato de que corantes são geralmente moléculas que contém ligações insaturadas, sobre as quais o ozônio age rapidamente.
Nos ensaios de ozonização realizados, as soluções contendo somente corante reagiram rapidamente com ozônio, atingindo níveis muito altos de descoloração em um intervalo de tempo bastante curto. Na solução com o corante vermelho por exemplo, o tempo de 12 minutos foi suficiente para praticamente descolorir a solução, consumindo apenas 0,2 gramas de ozônio por grama de corante inicial.
Segundo ADAMS et al., citados por CHRISTELLE NAYME (1997, p.196), como as ligações dos grupamentos cromóforos, responsáveis pela coloração dos corantes, reagem rapidamente com o ozônio, a presença de substâncias auxiliares nos efluentes têxteis não deveria modificar o consumo de ozônio.
Tal suposição discorda dos resultados obtidos nesta pesquisa, os ensaios de ozonização contendo soluções com corante e substâncias auxiliares de tingimento, tanto com o corante azul como o vermelho, demonstraram que o consumo de ozônio necessário para alcançar um determinado nível de descoloração aumenta quando comparado aos ensaios que utilizaram as soluções contendo somente corantes. Nos ensaios com o corante azul, a presença dos produtos auxiliares aumentaram o consumo de ozônio em 98% quando a solução era submetida a uma descoloração na ordem de 95%. A presença de produtos auxiliares na solução com corante vermelho alterou o tempo de descoloração da solução para 44 minutos, consumindo 2,39 gramas de ozônio por grama de corante inicial.
O consumo de ozônio necessário para alcançar uma determinada porcentagem de descoloração, aumenta quando o efluente tratado contém grande quantidade de carbonatos( NAYME ,1997). Os carbonatos são utilizados nos tingimentos com corantes reativos para favorecer a criação de ligações covalentes entre as fibras e os corantes. SENS e LAPLANCHE (1990) estudaram o efeito de ânions minerais sobre a decomposição de ozônio, e concluíram que a presença de carbonatos e bicarbonatos acelera a autodecomposição do ozônio, sobretudo em soluções com altos valores de pH. Dentre os produtos auxiliares utilizados nas soluções estudadas, havia uma grande
quantidade de carbonato de sódio Na2CO3, a qual, provavelmente, acelerou a
autodecomposição do ozônio, aumentando consequentemente o consumo de ozônio necessário a descoloração das soluções. Tal efeito também pode ter sido favorecido, em função dos altos valores de pH das soluções.
CONCLUSÕES
Os ensaios de ozonização apresentaram um nítido aumento no consumo de ozônio para alcançar um determinado nível de descoloração quando os produtos auxiliares de tingimento estavam presentes nas soluções estudadas, sobretudo nas soluções com grande
soluções com altos valores de pH, aumentando o consumo de ozônio para atingir determinado nível de descoloração.
Os resultados obtidos nos ensaios de ozonização comprovam que o ozônio reage rapidamente com os corantes reativos utilizados, e que o consumo de ozônio aumenta em função da presença dos produtos auxiliares de tingimento, presentes nos efluentes da indústria têxtil.
A pesquisa não investigou separadamente a reação do ozônio com cada um dos diferentes produtos utilizados como auxiliares de tingimento, faz-se aqui a sugestão para pesquisas futuras no sentido de otimizar o processo de ozonização na descoloração de efluentes têxteis.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. NAYME, C. Étude de la dégradation par ozonation de deux colorants utilisés en teinture: recherche de sous-produits, études cinétiques et influence sur les applications industrielles. Rennes, 1997.Tese de doutorado n.1673. Université Rennes I.
2. TINCHER; W.C. Toward zero disharge from textile dyeing industry, Proceedings of the water reuse Symposium, vol. date (1) p533 – 43,1982.
3. CARRIÈRE, J. et al. Decolorization of textile dye solutions. Ozone Science & Engineering. V.15.p.189-200.Nov.1992.
4. SENS; M. e LAPLANCHE, A. Effets des anions mineraux sur la decomposition de l´ozone dans l´eaux. Monografia. Université Rennes I.
5. APHA(1985) Standard Methods for Examination of Water and Wastewater, 16 th edition. American Public Health Association, Washington, D.C.
