Low-cost flow photoreactor for degradation of Reactive Black 5 dye by UV/H2O2, Fenton and photo-Fenton processes: a performance comparison
Revista Ambiente E Água
Low-cost flow photoreactor for degradation of Reactive Black 5 dye by UV/H2O2, Fenton and photo-Fenton processes: a performance comparison
Autor Correspondente: Luiz Carlos Araújo dos Anjos | [email protected]
Palavras-chave: advanced oxidation process, color removal, Reactive Black 5 dye, textile pollutants
Resumos Cadastrados
Resumo Português:
Neste trabalho, um fotorreator contínuo foi projetado e montado, usando peças recicláveis e de baixo custo, para desenvolver tratamentos químicos, baseados em processos oxidativos avançados (AOP), de efluentes têxteis altamente coloridos por azo-compostos. A fim de avaliar a eficiência deste sistema reacional sustentável, foi investigada a performance de três tratamentos destrutivos (UV/H2O2, Fenton e foto-Fenton) sobre a remoção de cor de soluções aquosas do corante denominado Reactive Black 5 (RB5). O efeito da concentração de oxidante (H2O2) e da carga inicial de corante sobre a taxa de remoção de cor foi também analisado. Os resultados mostraram que, independentemente das condições operacionais iniciais, o processo foto-Fenton alcançou as taxas mais elevadas de degradação, especialmente quando a maior razão entre as concentrações do oxidante e do corante foi empregada ([H2O2]: [RB5] = 24.5 mg L-1: 25 mg L-1), com a completa remoção de cor em apenas 10 minutos de experimento. Usando-se as mesmas condições iniciais, os processos Fenton e UV/H2O2 foram também capazes de descolorir completamente o poluente têxtil, entretanto precisando de 25 minutos e 45 minutos de reação, respectivamente. O efeito do pH sobre a descoloração pelo processo foto-Fenton foi também investigado, mostrando a mesma elevada performance nos pHs 3 e 4. O perfil de degradação obtido no tratamento foto-Fenton foi devidamente modelado pela cinética de pseudo-primeira ordem. O fotorreator contínuo de baixo custo mostrou-se bastante útil na degradação do corante RB5, principalmente quando o processo foto-Fenton foi empregado.
Palavras-chave: corante Reactive Black 5, poluentes têxteis, processos oxidativos avançados, remoção de cor.
Resumo Inglês:
In this work, a flow photoreactor was designed and set up using low-cost and recyclable parts to develop chemical treatments based on advanced oxidation processes (AOP) of highly colored textile wastewater. To evaluate this sustainable system´s efficiency, we investigated and compared the performance of three types of destructive methods (UV/H2O2, Fenton, and photo-Fenton) on the decolorization of aqueous solutions of Reactive Black 5 dye (RB5). We also analyzed the effect of the oxidant and dye concentrations on the rate of color removal in each one of the three methods. The results showed that, regardless of the initial operating conditions, the photo-Fenton process achieved the highest degradation rates, particularly when the highest ratio between the oxidant and dye concentrations was used ([H2O2]: [RB5] = 24.5 mg L-1: 25 mg L-1), leading to complete color removal within only 10 minutes of reaction. With the same initial condition, the Fenton and UV/H2O2 processes were also capable of removing the color entirely, even though they demanded more extended runs of 25 min. and 45 min., respectively. The effect of pH on the decolorization by the photo-Fenton process was also investigated, showing the same high performance at pHs 3 and 4. The degradation profile achieved by the photo-Fenton treatment was appropriately fitted by a pseudo-first-order kinetic. The non-expensive photoreactor proved to be quite useful for the degradation of the RB5, mainly when this azo dye underwent the photo-Fenton process.
