Processo de degradação e adsorção de compostos orgânicos aromáticos em água residual e efluente da indústria do petróleo

• Main Author: Vanessa Pulita Cayres
• Other Authors: Carmen Luisa Barbosa Guedes .
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Estadual de Londrina. Centro de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Química dos Recursos Naturais. 2006
• Online Access: http://www.bibliotecadigital.uel.br/document/?code=vtls000129048

Neste trabalho foi avaliada a degradação de compostos aromáticos em água residual e efluente de refinaria de petróleo, sob tratamento fotoquímico, utilizando luz solar e lâmpada a vapor de mercúrio de alta pressão com intensidade média de 200 W/m2, e processo oxidativo, com peróxido de hidrogênio (60 % em peso). No caso específico do tratamento de efluente, foi testada a lâmpada a vapor de mercúrio sem o invólucro protetor externo. A adsorção de compostos aromáticos em carvão ativado granular (CROSSCARBO GAC-LB 12 x 40) foi avaliada em uma escala laboratorial e monitorada em unidade piloto de tratamento de efluente na Refinaria Gabriel Passos (REGAP-PETROBRAS) localizada em Betim, MG. Foram tratados com luz e agente oxidante três tipos de efluente: entrada e saída do filtro de carvão, e a corrente (vapor d?água condensado) de recuperação ou limpeza do filtro de carvão. A degradação de aromáticos na água residual e no efluente foi monitorada através de espectroscopia de fluorescência synchronous, que indicou a presença de compostos do tipo mono e poliaromáticos ou derivados polares. As irradiações ou ação térmica do Sol (?25oC) e da lâmpada (~32oC), não promoveram a degradação de compostos aromáticos do meio aquoso. A ação sinérgica da luz natural ou artificial com o agente oxidante, peróxido de hidrogênio, diminuiu ou eliminou a fluorescência na água residual com cinética de pseudoprimeira ordem. No caso da luz solar, a constante de velocidade observada (kobs) a 295 nm (monoaromáticos) foi 8,17×10-2 min-1 e a 350 nm (polares e/ou poliaromáticos) foi 16,11×10-2 min-1. No caso da lâmpada, a kobs a 295 nm foi 7,25×10-2 min-1 e a 350 nm foi 2,30×10-2 min-1. A luz solar degradou mais rapidamente os compostos aromáticos na água residual do que a irradiação com lâmpada, e a reação de degradação sob luz solar foi mais rápida para compostos poliaromáticos ou derivados polares (350 nm). Durante o tratamento dos três tipos de efluentes, a ação térmica da lâmpada a vapor de mercúrio sem invólucro protetor externo (~30oC) não alterou a fluorescência. A radiação proveniente desta lâmpada, durante 60 minutos, diminuiu a fluorescência do efluente da entrada do filtro de carvão, ficando próxima de 58 %. Porém, a ação sinérgica da luz artificial e do agente oxidante, peróxido de hidrogênio (2 mL H2O2 : 1 L de efluente), foi capaz de reduzir a área integrada do espectro de fluorescência à 49 % em apenas cinco minutos, promovendo degradação total de aromáticos após dez minutos do tratamento. A ação conjunta do peróxido de hidrogênio e irradiação sob lâmpada, também eliminou a fluorescência de traços de aromáticos ainda presentes no efluente após filtração no carvão. Na corrente de recuperação do filtro de carvão, a ação térmica da lâmpada em sinergia ao agente oxidante diminuiu 55 % da fluorescência de monoaromáticos (290 nm). Porém, a ação sinérgica do peróxido de hidrogênio e da radiação proveniente da lâmpada promoveu degradação completa de aromáticos em apenas dez minutos do tratamento. A adsorção do composto utilizado como modelo de monoaromáticos, o tolueno, no carvão ativado granular foi independente da concentração inicial deste composto em solução aquosa. O processo de adsorção de naftaleno no carvão, a partir de solução aquosa, se deu em função do tempo de contato com o adsorvente, apresentando cinética de pseudoprimeira ordem com constante de velocidade observada (kobs) igual a 9,18×10-2 min-1. === The aromatic compounds degradation in residual water and effluent of petroleum refinery was evaluated in this work under photochemical treatment, using solar light and mercury steam lamp of high pressure with medium intensity 200 W/m2, and oxidative process, with hydrogen peroxide (60 % in weight). In the specific case of the effluent treatment, the mercury steam lamp was tested without the external protecting involucre. The adsorption of aromatic compounds in granular activated carbon (CROSSCARBO GAC-LB 12 x 40) was evaluated in laboratory scale and monitored in pilot unit of effluent treatment in the Gabriel Passos Refinery (REGAP/PETROBRAS) situated in Betim, MG. Three effluent types were treated with light and oxidant agent: entrance and in the exit of the carbon filter, and the current (condensed water steam) of recovery or cleaning of the carbon filter. The degradation of aromatics in residual water and effluent was monitored through synchronous fluorescence spectroscopy, which indicated the presence of compounds of the type mono and polyaromatics or polar products. The irradiations or thermal action of the Sun (25 oC) and of the lamp (~33 oC), it did not promote the aromatic compounds degradation of the aqueous mean. The synergic action of the natural or artificial light with the oxidant agent, hydrogen peroxide, decreased or eliminated the fluorescence in the residual water with kinetics of pseudo-first order. In the case of the solar light, the observed speed constant (kobs) to 295 nm (monoaromatics) was 8.17×10-2 min-1 and to 350 nm (polar and polyaromatic) was 16.11×10-2 min-1. In the case of lamp, the kobs to 295 nm, was 7.25×10-2 min-1 and to 350 nm was 2.30×10-2 min-1. The solar light degraded the aromatic compounds in the residual water more quickly than the irradiation with lamp, and the degradation reaction under solar light was faster for polyaromatic compounds or polar products (350 nm). During the treatment of the three types of effluents, the thermal action of the mercury steam lamp without external protecting involucre (~30 oC) did not alter the fluorescence. The radiation from this lamp, for 0 minutes, decreased the fluorescence of the effluent one of entrance of the carbon filter, being close of 58 %. However, the synergic action of the artificial light and of the oxidant agent, hydrogen peroxide (2 mL H2O2:1 L of effluent), was able of reduce the integrated area of the fluorescence spectrum to 49 % in only five minutes, promoting total degradation of aromatics after ten minutes of treatment. The combined action of hydrogen peroxide and the irradiation under lamp also eliminated the fluorescence of aromatic traces still presents in effluent after the filtration in the carbon. In the recovery current of the carbon filter, the thermal action of the lamp in synergy to the oxidant agent reduced 55 % of the monoaromatic fluorescence (290 nm). However, the synergic action of hydrogen peroxide and the lamp radiation promoted complete degradation of aromatic ones in only ten minutes of treatment. The adsorption of monoaromatic model compound, toluene, in the granular activated carbon was independent of the initial concentration of this compound in aqueous solution. The naphthalene adsorption process in the carbon, from the aqueous solution, was in function of the time of contact with adsorbent, presenting kinetics of pseudo-first order with kobs = 9.18×10-2 min-1.