Compostos recalcitrantes Compostos Refratários

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1 Compostos recalcitrantes Compostos Refratários
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 UPF FEAR CEA CEA Compostos recalcitrantes Compostos Refratários Prof. Paulo Roberto Koetz Passo Fundo 2007 tae_07_recalcitrantes

2 Compostos recalcitrantes ou refratários
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Compostos recalcitrantes ou refratários Não são biodegradados pelos organismos Em sistemas biológicos de tratamento Nos tempos de retenção hidráulica aplicados Lançados nos corpos aquáticos receptores. Responsáveis pela toxicidade dos efluentes Acumulativo Concentrações superiores à dose letal de alguns organismos tae_07_recalcitrantes

3 Compostos recalcitrantes ou refratários
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Compostos recalcitrantes ou refratários Os efeitos cancerígenos e mutagênicos podem ser observados em seres humanos bioacumulação ao longo da cadeia alimentar. Remoção de substâncias contaminantes Completa mineralização tae_07_recalcitrantes

4 Substâncias orgânicas tóxicas
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Substâncias orgânicas tóxicas Hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HPA) Os hidrocarbonetos de petróleo (BTX); Metil terc-butil éter (MTBE); Organoclorados Dioxinas Furanos DDT PCB; Pesticidas tae_07_recalcitrantes

5 Substâncias orgânicas tóxicas
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Substâncias orgânicas tóxicas Substâncias organocloradas de industria de papel Fonte: Branqueamento 45 kg/t (cloro elementar por massa de polpa) Resíduo organoclorado Recalcitrantes e altamente tóxicos 2 kg/t a 1,5 kg/t (em relação a polpa) tae_07_recalcitrantes

6 Substâncias orgânicas tóxicas
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Substâncias orgânicas tóxicas Medida de emissão de compostos organoclorados Halogênios orgânicos adsorvíveis AOX Adsorbable Organic Halogen Medida genérica de uma grande série de compostos orgânicos que possuem ligações com um ou mais átomos de halogênioN Nos processos de branqueamento por cloro análise direta da quantidade de compostos organoclorados. tae_07_recalcitrantes

7 Substâncias orgânicas tóxicas
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Substâncias orgânicas tóxicas tae_07_recalcitrantes

8 Substâncias orgânicas tóxicas
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Substâncias orgânicas tóxicas Efluente textil. Azo dyes Visíveis mesmo em concentrações tão baixas como 1 mg/L Alteram a coloração natural dos rios Graves problemas estéticos além de reduzir alguns processos fotossintéticos Apresentam composição química variada Baixa degradabilidade por processos biológicos DQO elevada Presença de compostos recalcitrantes Associados à toxicidade crônica e aguda tae_07_recalcitrantes

9 Substâncias orgânicas tóxicas
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Substâncias orgânicas tóxicas Efluentes da indústria farmacêutica Fração orgânica rapidamente biodegradável Compostos refratários que não são removidos por tratamentos biológicos convencionais Antibióticos baixa biodegradabilidade efeitos tóxicos a organismos aquáticos promovem o desenvolvimento de cepas bacterianas multi-resistentes tae_07_recalcitrantes

10 Substâncias orgânicas tóxicas
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Substâncias orgânicas tóxicas Hidrocarbonetos aromáticos policiclicos HPA Compostos semivoláteis Associados tanto à fase de vapor quanto à particulada Fontes Naturais Antropogênicas Processo térmicos tae_07_recalcitrantes

11 Substâncias orgânicas tóxicas
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Substâncias orgânicas tóxicas Hidrocarbonetos de petróleo BTX Ocorrem em pequenas concentrações na natureza; Fontes Antropogênicas Carvão Derivados de petróleo Metil terc-butil éter (MTBE) Aditivo na gasolina Reduz a emissão de CO Altamente volátil Solos: subsuperficiais tae_07_recalcitrantes

12 Substâncias orgânicas tóxicas
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Substâncias orgânicas tóxicas Organoclorados Ligeiramente voláteis ou semi-voláteis DDT, PCB, Aldrin,  Dieldrin, Endrin, Dioxinas e Furanos; tae_07_recalcitrantes

13 Substâncias orgânicas tóxicas
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Substâncias orgânicas tóxicas Pesticidas tae_07_recalcitrantes

14 Volatile organic compounds VOC
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Volatile organic compounds VOC Qualquer tipo de substância orgânica que possui ponto de ebulição menor ou igual a 250°C à pressão padrão de 101,3 kPa 1 kPa = 1, atm tae_07_recalcitrantes

15 Volatile organic compounds VOC
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Volatile organic compounds VOC Composto de Carbono (C) que participa de processos fotoquímicos Com exceção do Dióxido de carbono (CO2) Monóxido de carbono (CO) Carbonatos metálicos Carbetos Ácido carbônico Carbonato de amônio. tae_07_recalcitrantes

16 Volatile organic compounds VOC
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Volatile organic compounds VOC Composto de Carbono (C) que participa de processos fotoquímicos Exemplos Hidrocarbonetos aromáticos e alifáticos Compostos orgânicos halogenados Ésteres Éteres Cetonas Álcóois tae_07_recalcitrantes

17 Tratamento de água e efluentes
26/03/2017 VOC Conteúdo de VOC Significa a massa de compostos orgânicos, expressos em gIL, na formulação do produto na sua condição de pronto para uso A massa de VOC, em um dado produto que reage quimicamente durante o processo de cura/secagem para formar parte do revestimento, não deve ser considerado como tal tae_07_recalcitrantes

18 Processos de tratamento
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Processos de tratamento Remoção de substâncias contaminantes Completa mineralização tae_07_recalcitrantes

19 Processos de tratamento
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Processos de tratamento Biológicos Não removem totalmente compostos apolares Podem complementar a transformação de compostos recalcitrantes para biodegradáveis, nos processos oxidativos Sistemas mistos. Vantagens Efeito sinérgico dos métodos químicos e biológicos Redução da dosagem de produtos químicos (custo), pelo uso dos tratamentos biológicos Flexibilidade no tempo de residência Possibilidade de mineralização completa dos poluentes com menores custos tae_07_recalcitrantes

20 Processos oxidativos avançados
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Processos oxidativos avançados Processos físico-químicos Aplicados ao tratamento de efluentes Mudanças nas estruturas químicas dos contaminantes Processos que envolvem a geração e uso de espécies transitórias principalmente o radical hidroxila Pode ser gerado por meios fotoquímicos ou outras formas de energia Possui alta eficiência na oxidação da matéria orgânica tae_07_recalcitrantes

21 Processos oxidativos avançados
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Processos oxidativos avançados A oxidação dos poluentes Ataque dos radicais hidroxila às moléculas orgânicas que provocam a abstração de um átomo de hidrogênio ou a adição desse átomo às ligações duplas das moléculas As moléculas orgânicas poderiam ser mineralizadas até os produtos finais: gás carbônico e água tae_07_recalcitrantes

22 Processos oxidativos avançados
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Processos oxidativos avançados Econômica e ecologicamente inadequados para tratar águas residuárias que possuam alta concentração de constituintes orgânicos O consumo de oxidantes aumenta com o aumento da quantidade de matéria orgânica Os processos podem ser usados para transformar os constituintes orgânicos recalcitrantes do efluente em compostos mais biodegradáveis tae_07_recalcitrantes

23 Processos oxidativos avançados
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Processos oxidativos avançados Os mecanismos de reação alteram as propriedades estruturais e químicas dos compostos orgânicos As moléculas são quebradas em fragmentos menores e uma maior porcentagem de oxigênio aparece nestas moléculas, na forma de funções álcoois, ácidos carboxílicos, etc Estas espécies mais oxidadas são, na maioria dos casos, mais facilmente biodegradáveis que as espécies anteriores O consumo de oxidantes é reduzido estágio biológico posterior é necessário tae_07_recalcitrantes

24 Processos oxidativos avançados
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Processos oxidativos avançados Os custos são elevados Os tratamentos biológicos são baratos e seguros Mas não podem tratar certos compostos Combinação dos processos pode ser uma alternativa economicamente viável para a degradação de um efluente com presença de compostos tóxicos tae_07_recalcitrantes

25 Processos oxidativos avançados
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Processos oxidativos avançados Aplicações Processos como 03/UV 03/H202/UV Catalisador/UV 03/H202 03/OH– H202/UV Estados Unidos Remover tricloroetileno (TCE) Remover percloroetileno (PCE) Catalisador/H202/UV; TiO2/UV; H202/Fe2+ tae_07_recalcitrantes

26 Tratamento de água e efluentes
26/03/2017 Oxidantes Peróxido de hidrogênio (H2O2 Permanganato de potássio (KMnO4) Ozônio (O3) Oxigênio dissolvido (OD) Reagente de Fenton: Fe2+ + H2O2 --> Fe3+ + OH- + ? OH Aplicações Compostos orgânicos voláteis (VOC) Compostos orgânicos semi-voláteis (SVOC) Pesticidas Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) Bifenilas policloradas (PCB) tae_07_recalcitrantes

27 Processos Oxidativos Avançados (POA)
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Processos Oxidativos Avançados (POA) Geração de moléculas com radicais espécies radicalares, principalmente o radical hidroxila (•OH) O radical livre •OH é muito reativo e um dos agentes oxidantes mais fortes (E0 ≈ 2,7 V) Rápida cinética de reação 106 L⋅mol-1⋅s-1 < k < 1010 L⋅mol-1⋅s-1, As espécies tem um tempo de meia vida curto na ordem de ns e µs Se transformam em O2 e H2O que não poluem Promovem a completa mineralização da matéria orgânica Oxidação a CO2, H2O e ácidos inorgânicos. tae_07_recalcitrantes

28 Processos Oxidativos Avançados (POA)
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Processos Oxidativos Avançados (POA) Métodos químicos para a geração desta espécie radicalar Sistemas fotoquímicos Fotocatalíticos Eletroquímicos Químicos Ozonização Fenton Aplicações Remediação de efluentes industriais Indústrias de papel e celulose Têxtil Química tae_07_recalcitrantes

29 Processos Oxidativos Avançados (POA)
Tratamento de água e efluentes 26/03/2017 Processos Oxidativos Avançados (POA) Trabalhos complementares Síntese e caracterização de nanocatalisadores Desenvolvimento de reatores Métodos de imobilização Catálise homogênea e heterogênea Modificação superficial Estudo de reatividade e mecanismo reacional de espécies orgânicas poluentes Determinação de parâmetros cinéticos Controle analítico Testes de toxicidade Biodegradabilidade tae_07_recalcitrantes

30 Tratamento de água e efluentes
26/03/2017 Processos redutivos Tratamento de compostos com centros deficientes de elétrons Compostos halogenados e/ou nitrogenados que tendem a reagir muito lentamente com •OH Usa nanopartículas de Fe0 (puras ou na forma de ligas com outros metais) Fonte ambientalmente adequada de Fe0 material gerado durante processo metalúrgico Aplicação Tratamento de efluentes da indústria têxtil Duplo ganho ambiental a custo extremamente reduzido Os processos químicos Grande potencial na remediação de matrizes complexas Minimizar os efeitos deletérios de atividades antropogênicas tae_07_recalcitrantes

31 Tratamento de água e efluentes
26/03/2017 POA de Fenois tae_07_recalcitrantes