UFPR - Teses
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Item Tratamento de efluente sintético de café com uso de processos baseados em ozônio(Universidade Federal do Paraná, 2018-05-09) Takashina, Thiago Atsushi; Mafra, Luciana IgarashiO café é uma das bebidas não-alcóolicas mais consumidas no mundo. Para esse propósito, é necessário que o café em grão seja submetido a um processamento industrial gerando um volume considerável de efluente. As principais características deste efluente são a coloração marrom escuro e a presença de várias macromoléculas, dentre elas, melanoidinas e cafeína. Os processos oxidativos avançados (POA) têm demonstrado ser eficientes na remoção de cor e na degradação de compostos de baixa biodegradabilidade. Neste trabalho foi avaliado o tratamento de efluente sintético de café pelos processos baseados em ozônio. Os tratamentos foram realizados em um reator encamisado em modo semi-batelada com controle de temperatura. Em estudo preliminar analisou-se a influência de quatros parâmetros sobre a ozonização: concentração de ozônio (5 – 15 mg L -1), pH (3 – 8), concentração de café (300 – 500 mg L -1) e temperatura (20 – 30oC). A partir do planejamento de Plackett- Burman (PB 7/8), o pH foi o parâmetro estatisticamente significativo (p < 0,05) para as respostas remoção de cor e degradação de cafeína. No entanto, foi observado que a temperatura não foi um parâmetro significativo (p > 0,05) para ambas respostas. A partir destes estudos preliminares foi proposto um planejamento experimental e metodologia de superfície de respostas (RSM) para o tratamento do efluente por ozonização e processo O3 /UV. Para o tratamento por ozonização foi proposto um planejamento composto central de face centrada 2 4 avaliando as condições operacionais: concentração de ozônio (5 – 15 mg L -1 ), pH (3-8), concentração de café (300 – 500 mg L -1) e tempo reacional (15 – 45 min). Para o processo de O3 /UV foi proposto um planejamento composto central de face centrada 2 3 avaliando as condições operacionais: pH (3,8 – 9,2), concentração de ozônio (5,3 – 14,7 mg L -1 ) e tempo reacional (28 – 52 min). Utilizando a metodologia de superfície de resposta (RSM) para ozonização e para processo O3 /UV, o modelo quadrático em função dos parâmetros foi adequado para percentual de remoção de cor e para percentual de degradação de cafeína. Além disso, a função desejabilidade mostrou que a ozonização nas condições [O3] 15 mg L-1 , pH 8, [Café] 300 mg L-1 e tempo reacional 45 min, apresentou maior eficiência na degradação de cafeína (93%) e na remoção de cor (85%). Para o processo O 3 /UV, o ponto de ótimo foi obtido utilizando-se os seguintes parâmetros: pH 9,2, [O3] 14,7 mg L-1 e tempo reacional 52 min. Nessas condições foram verificadas 96% de degradação de cafeína e 99% de remoção de cor. Na segunda etapa do trabalho foi avaliado a influência do pH inicial para processos baseados em ozônio (O3, O3 /H2O2, O3 /UV e O3 /UV/H2O2). Alguns parâmetros foram fixados como a concentração inicial de café 300 mg L-1 e a concentração de ozônio em 5 mg L-1. Todos os ensaios apresentaram degradação de cafeína superior a 99,9% para 60 min de reação. O processo mais eficiente foi a combinação O3 /UV/H2O2 e pH inicial 8, nessas condições, após 60 min de reação apresentou 99% de remoção de cor e 84% de remoção de TOC. Utilizando análise de variância (ANOVA dois fatores) e o teste de Tukey HSD foi observado que o “pH inicial” e os “processos” foram parâmetros significativos, para as três constantes cinética (k 400, k 273, k 254). Em relação a toxicidade utilizando o organismo-teste microcrustáceo (Artemia salina), observou que meia concentração efetiva (CE 50) para efluente tratado por ozonização e por O3/UV/H2O2 apresentaram valor menor do que efluente sem tratamento.