Aplicação de processo oxidativo avançado baseado em fotocatálise heterogênea (TiO₂ /UV_solar ) para o pré-tratamento de afluente lácteo

Abstract

O foco deste trabalho foi avaliar um sistema de pré-tratamento de afluente lácteo baseado em processo oxidativo avançado (POA) fotocatalítico heterogêneo para redução da carga orgânica de efluentes laticinista oriundos do processamento de lácteos líquidos, como por exemplos, cremes, iogurte e beneficiamento de leite. Empregou-se como semicondutor o dióxido de titânio (TiO₂) finamente distribuído e fixado com tinta poliuretânica sobre uma chapa metálica plana, onde o efluente escoou uniformemente sobre o respectivo leito catalítico posicionado em um ângulo fixo de 23º, recebendo a radiação solar diretamente. Verificaram-se a influência do pH (5 e 7); tempo de reação (120 min ou 180 min); atividade fotocatalítica em dois tipos de TiO₂ (anatase ou rutilo) e carga orgânica inicial de trabalho (efluente bruto e efluente diluído com água 1:1 v/v). Através de planejamento fatorial fracionado (2^4-1) determinaram-se as melhores condições entre as variáveis estudadas para as etapas de tratamentos com POA, tendo como fator de resposta a porcentagem de redução da demanda química de oxigênio (%DQO_red). Para um red tempo de reação de 180 min, TiO₂ anatase, pH 5 e efluente bruto foi possível obter redução de 54.77 ± 1.66 % da DQO, representando a redução da DQO de 3782.5 ± 37.6 mg.L^-1 para 1710.4 ± 0.3 mg.L^-1 e, em termos de carbono orgânico total(COT), de 983.6 ± 37.6 mg.L^-1 em 606.8 ± 2.0 mg.L^-1

The aim of this work was to evaluate a pretreatment system for dairy wastewater based on an advanced oxidative process (AOP). An AOP treatment based on photocatalysis was applied to reduce the organic load in dairy effluents obtained from the dairy process, such as cream, yoghurt and pasteurized milk. Titanium dioxide was used as a semiconductor. It was finely distributed and fixed with poliuretanic ink on a flat metallic plate where the effluent was circulated on its catalytic bed fixed at a 23º angle. This AOP process was exposed to direct solar radiation. Some process factors were analyzed: pH influence (5 or 7), reaction time (120 or 180 min), TiO₂ photocatalytic activity (anatase or rutile) and initial organic load in the effluent (In natura or 1:1 v/v of effluent water). The best conditions for AOP process were determined through an experimental design (2^4-1). Process efficiency was obtained through chemical oxygen demand (COD) tests. The best conditions for AOP were: reaction time of 180 min; TiO₂ anatase; pH 5 and In nature effluent with percentage removed COD (%COD_rem) above 54.77 ± 1.66 %, representing a COD reduction from 3782.5 ± 37.6 mg.L^-1 to 1710.4 ± 0.3 mg.L^-1 and the reduction of total organic carbon of 983.6 ± 37.6 mg.L^-1 in 606.8 ± 2.0 mg.L^-1