Remoção de sulfato a partir de efluente industrial, por meio de precipitação química

Abstract

RESUMO: A indústria de anodização gera grande volume de efluente com alta concentração de sulfato, o qual necessita ser tratado anteriormente a seu lançamento. Com base na literatura, nas características do efluente gerado na indústria de anodização e na necessidade de encontrar um tratamento que adeque esse efluente à legislação, o presente trabalho avaliou seis tipos de agentes precipitantes a partir de planejamentos experimentais. O planejamento experimental fatorial 1 consistiu no uso dos agentes precipitantes: cloreto de bário dihidratado, cloreto de cálcio dihidratado, carbonato de cálcio, hidróxido de cálcio e óxido de cálcio, os quais foram avaliados em blocos, variando-se as quantidades adicionadas ao meio e o pH inicial do efluente. Após análises estatísticas e com base em fatores práticos, as melhores condições de remoção de sulfato foram: cloreto de bário dihidratado na razão [Ba2+]:[SO42-] igual a 1,5, em pHinicial < 1; cloreto de bário dihidratado na razão [Ba2+]:[SO42-] igual a 1, em pHinicial < 1; cloreto de cálcio dihidratado na razão [Ca2+]:[SO42-] igual a 1,5, em pHinicial < 1 e cloreto de cálcio dihidratado na razão [Ca2+]:[SO42-] igual a 1,5, em pHinicial próximo a 7. A repetição dessas condições confirmou a reprodutibilidade do experimento, resultando em remoções de sulfato acima de 93,5%. Contudo, constatou-se a necessidade de um novo tratamento, uma vez que o efluente tratado não se enquadrou aos limites estabelecidos pelos órgãos ambientais. Isso foi atribuído a concentração de cloro, o qual, apesar de não ser limitado pelos órgãoes ambientais, alcançou valores superiores a 40 g L-1 nos efluentes tratados, impossibilitando análises de DBO e DQO. O segundo delineamento experimental consistiu em um planejamento fatorial preliminar, no qual verificou-se a influência da quantidade de cálcio e alumínio adicionado ao meio e o pH inicial do efluente, na remoção de sulfato a partir da formação da etringita. Foi verificado que é possível remover satisfatoriamente o sulfato, com a adição de íons de cálcio e alumínio ao efluente com pH in natura (sem correção), por meio da precipitação da etringita. Para a otimização desse processo, um terceiro planejamento foi realizado, no qual variou-se as proporções molares dos íons necessários para a formação da molécula de etringita. As melhores condições obtidas foram: razão molar [Ca2+]:[SO42-] igual a 2 e 3, e [Al3+]:[SO42-] igual a 0,4, com remoção de sulfato acima de 95%. A repetição dessas condições confirmou a reprodutibilidade do experimento e a caracterização dos efluentes bruto e tratado indicou que o tratamento proposto foi efetivo na adequação do efluente aos limites estabelecidos pelos órgãos ambientais. Complementarmente, as melhores condições delineadas pelo planejamento experimental 3 foram aplicadas a um efluente pré-tratado (junção da corrente de efluente ácido e básico) da indústria de anodização. No entanto, a eficiência da remoção de sulfato não foi satisfatória, permanecendo uma concentração residual acima de 11 g L-1 no sobrenadante. Por fim, a condição [Ca2+]:[SO42-] igual a 2 e [Al3+]:[SO42-] igual a 0,4 foi reproduzida em efluente bruto, sem correção de pH, em escala de laboratório, utilizando como fonte de íons de cálcio o calcário comercial. O processo apresentou remoções de sulfato de 97,7%, confirmando a reprodutibilidade do tratamento com o aumento de escala e promovendo um efluente tratado cujas características atendiam aos limites estabelecidos pelos órgãos ambientais

ABSTRACT: The anodizing industry generates large volume of wastewater with high sulphate content, which needs to be treated prior to its discharge. Based on the literature, the anodizing industry wastewater characteristics and the need to find a treatment that fits it to the local discharge legislation, this study evaluated six types of precipitants from experimental designs. The factorial experimental design 1 consisted on the precipitating agents use: barium chloride, calcium chloride, calcium carbonate, calcium hydroxide and calcium oxide, which were evaluated in blocks, varying the amounts added to the medium and the initial wastewater pH. After statistical analysis and based on practical factors, the best sulfate removal conditions were: barium chloride in the ratio [Ba2+]:[SO42-] equal to 1.5, at initial pH <1; barium chloride in the proportion [Ba2+]:[SO42-] equal to 1, at initial pH <1; calcium chloride in the proportion [Ca2+]:[SO42-] equal to 1,5, at initial pH <1 and calcium chloride in the proportion [Ca2+]:[SO42-] equal to 1,5, at initial pH close to 7. The repetition of these conditions confirmed the reproducibility of the experiment, resulting in sulphate removals above 93.5%. However, there was a need for a new treatment, since the treated effluent did not meet the limits established by the environmental agencies. This was attributed to the concentration of chlorine, which, although not limited by environmental agencies, reached values greater than 40 g L-1 in the treated effluents, making it impossible to analyze BOD and COD. The second experimental design consisted in a preliminary factorial design in which it was verified the influence of the amount of calcium and aluminum added to the medium and the initial pH on the sulphate removal from the formation of ettringite. It was verified that it is possible to satisfactorily remove the sulfate, with the addition of calcium and aluminum ions to the effluent with its natural pH (without correcting it), through the precipitation of ettringite. To optimize this process, a third experimental design was held, in which was varied the molar proportions of the ions necessary for the formation of ettringite molecule. The best conditions obtained were: [Ca2+]:[SO42-] molar ratio equal to 2 and 3, and [Al3+]:[SO42-] equal to 0.4, which reached sulphate removal above 95%. The repetition of these conditions confirmed the reproducibility of the experiment and the characterization of the raw and treated wastewaters indicated that the treatment was effective in adjusting it to discharge established by environmental agencies. Complementarily, the best conditions outlined in the experimental design 3 were applied to a pretreated wastewater (acid and basic wastewater join stream) from the anodizing industry. However, the sulfate removal efficiency was not satisfactory, leaving a residual concentration above 11 g L-1 in the supernatant. Finally, the condition [Ca2+]:[SO42-] equal to 2 and [Al3+]:[SO42-] equal to 0.4 was reproduced in raw wastewater, without pH correction, in laboratory scale, using as source of calcium ions or commercial limestone. The process showed sulphate removals of 97.7%, confirming the reproducibility of the treatment with the increase of scale and promoting a treated wastewater whose characteristics met the limits established by environmental agencies