BR102015003191B1

BR102015003191B1 - deposition process of nanoparticles on ceramic or metallic substrates, processes for treating organic effluents using catalysts consisting of ceramic or metallic substrates with nanoparticles and systems for treating effluents using catalysts consisting of ceramic or metallic substrates with nanoparticles

Info

Publication number: BR102015003191B1
Application number: BR102015003191-2A
Authority: BR
Inventors: Carlos Salles Lambert; Tadashi Shiosawa; Carlyle Antonio Cunha
Original assignee: Carlyle Antonio Cunha; Tadashi Shiosawa; Carlos Salles Lambert
Priority date: 2015-02-12
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2021-01-05
Also published as: BR102015003191A8; BR102015003191A2

Abstract

CATALISADORES CONSTITUÍDOS POR SUPORTES CERÂMICOS OU METÁLICOS COM MANO PARTÍCULAS, PROCESSO DE DEPOSIÇÃO DE NANO PARTÍCULAS EM SUPORTES CERÂMICOS OU METÁLICOS, PROCESSOS PARA TRATAMENTO DE EFLUENTES ORGÂNICOS MEDIANTE EMPREGO DE CATALISADORES CONSTITUÍDOS POR SUPORTES CERÂMICOS OU METÁLICOS COM MANO PARTÍCULAS E SISTEMAS PARA TRATAMENTO DE EFLUENTES MEDIANTE EMPREGO DE CATALISADORES CONSTITUÍDOS POR SUPORTES CERÂMICOS OU METÁLICOS COM NANO PARTÍCULAS. A matéria tratada no presente pedido de Patente de Invenção propõe catalisadores que são constituídos com base em suportes (S) Cerâmicos ou metálicos devidamente carregados Com. nano partículas, sendo tais catalisadores obtidos por processos de deposição que também são objetos tratados neste pedido. Os catalisadores ora tratados são utilizados como meio para produzir o tratamento de efluentes (ll) orgânicos que podem estar na forma líquida ou gasosa. A matéria aqui tratada aborda ainda sistemas de tratamento de efluentes que empregam, como tecnologia básica, a oxidação desses efluentes por catalisadores constituídos com base em suportes (S) cerâmicos ou metálicos carregados com nano partículas. Os suportes (S) podem ter fisicamente a apresentação de uma esponja (2), a qual define uma unidade de catalisador (1): O suporte (S) incorpora nano partículas de óxidos de metais que incluem: MnO2, TiO2, Fe203, COO, VZO5, CuO, Ni203, Cr203, MO3(...).CATALYSTS CONSTITUTED BY CERAMIC OR METALLIC SUPPORTS WITH PARTICULAR MANO, PROCESS OF DEPOSITION OF NANO PARTICLES IN CERAMIC OR METALLIC SUPPORTS, PROCESSES FOR TREATING ORGANIC EFFLUENTS THROUGH EMPLOYEES OF PHYSICAL DETERMINATION AND DETERMINED PHYSICAL DETERMINATION OF HOSPITALS. OF CATALYSTS CONSTITUTED BY CERAMIC OR METALLIC SUPPORTS WITH NANO PARTICLES. The material treated in the present application for a patent proposes catalysts that are constituted on the basis of (S) Ceramic or metallic supports properly loaded with. Nano particles, such catalysts being obtained by deposition processes that are also objects treated in this application. The catalysts now treated are used as a means to produce the treatment of organic effluents (ll) that can be in liquid or gaseous form. The material treated here also addresses effluent treatment systems that employ, as a basic technology, the oxidation of these effluents by catalysts based on ceramic or metallic supports loaded with nano particles. The supports (S) can physically have the presentation of a sponge (2), which defines a catalyst unit (1): The support (S) incorporates metal oxide nano particles that include: MnO2, TiO2, Fe203, COO , VZO5, CuO, Ni203, Cr203, MO3 (...).

Description

APPLICATION FIELD

[01] A matéria tratada no presente pedido de Patente de Invenção propõe catalisadores que são constituídos com base em suportes cerâmicos ou metálicos devidamente carregados com nano partículas, sendo tais catalisadores obtidos por processos de deposição que também são objetos tratados neste pedido. Os catalisadores ora tratados são utilizados como meio para produzir o tratamento de efluentes orgânicos que podem estar na forma líquida ou gasosa. A matéria aqui tratada aborda ainda sistemas de tratamento de efluentes que empregam, como tecnologia básica, a oxidação desses efluentes por catalisadores constituídos com base em suportes cerâmicos ou metálicos carregados com nano partículas. Assim sendo, de modo objetivo, o presente pedido de Patente de Invenção propõe uma nova tecnologia que está voltada ao ramo do tratamento de efluentes.[01] The material treated in the present application for a patent proposes catalysts that are constituted based on ceramic or metallic supports properly loaded with nano particles, such catalysts being obtained by deposition processes that are also objects treated in this application. The catalysts now treated are used as a means to produce the treatment of organic effluents that can be in liquid or gaseous form. The material treated here also addresses effluent treatment systems that use, as a basic technology, the oxidation of these effluents by catalysts based on ceramic or metallic supports loaded with nano particles. Therefore, objectively, the present application for a Patent for Invention proposes a new technology that is focused on the branch of wastewater treatment.

PREAMBLE

[02] O presente pedido de Patente de Invenção propõe, como um dos aspectos a serem protegidos dentro do escopo da matéria ora abordada catalisadores que são constituídos por suportes que podem ser de natureza cerâmica ou mesmo metálica, aos quais é incorporada uma carga de nano partículas constituídas de metais de transição e metais nobres que agem efetivamente como meio de reação na estrutura do catalisador em questão.[02] The present application for an Invention Patent proposes, as one of the aspects to be protected within the scope of the matter now addressed, catalysts that are constituted by supports that can be of ceramic or even metallic nature, to which a nano charge is incorporated. particles made up of transition metals and noble metals that act effectively as a reaction medium in the catalyst structure in question.

[03] A presente invenção está relacionada também com um processo de fabricação de catalisadores através da imobilização (deposição) em suportes cerâmicos ou metálicos de nano partículas constituídas de metais de transição e metais nobres. Também está relacionado com o processo de imobilização de nano partículas por deposição a plasma.[03] The present invention is also related to a process of manufacturing catalysts through immobilization (deposition) on ceramic or metallic supports of nanoparticles consisting of transition metals and noble metals. It is also related to the process of immobilizing nano particles by plasma deposition.

[04] A presente Patente de Invenção ainda está relacionada com processos de tratamento de efluentes orgânicos mediante o uso dos referidos catalisadores.[04] The present Patent of Invention is still related to processes of treatment of organic effluents through the use of said catalysts.

[05] Esta Patente de Invenção propõe também sistemas de tratamento de efluentes orgânicos mediante o uso de catalisadores.[05] This Invention Patent also proposes systems for the treatment of organic effluents using catalysts.

TECHNICAL STATUS

[06] Resíduos sólidos urbanos e industriais em geral são depositados em celas de aterros sanitários. Esses resíduos sofrem processos de decomposição química e biológica, dando origem a efluentes líquidos e gasosos. A fração líquida, contendo uma massa orgânica resultante desse processo é o chorume, um líquido de cor escura, odor desagradável e que contém alta carga orgânica e inorgânica.[06] Urban and industrial solid waste in general is deposited in landfill cells. These residues undergo chemical and biological decomposition processes, giving rise to liquid and gaseous effluents. The liquid fraction, containing an organic mass resulting from this process is the manure, a liquid of dark color, unpleasant odor and containing a high organic and inorganic charge.

[07] Devido à complexidade dessa massa orgânica e sua característica recalcitrante, isto é, não biodegradável, o impacto produzido no meio ambiente é bastante acentuado, principalmente em relação à poluição das águas.[07] Due to the complexity of this organic mass and its recalcitrant characteristic, that is, it is not biodegradable, the impact produced on the environment is quite accentuated, mainly in relation to water pollution.

[08] Por outro lado, compostos orgânicos voláteis (COVs), presentes na atmosfera são continuamente produzidos, principalmente pela exaustão de automóveis e por emissões de atividades industriais em processos químicos e petroquímicos.[08] On the other hand, volatile organic compounds (VOCs), present in the atmosphere are continuously produced, mainly by exhausting automobiles and by emissions from industrial activities in chemical and petrochemical processes.

[09] As indústrias são as principais fontes de emissão de COVs, juntamente com veículos, e representam aproximadamente 80% do total dos COVs lançados no ar.[09] Industries are the main sources of VOC emissions, together with vehicles, and represent approximately 80% of the total VOCs launched into the air.

[010] Outras atividades também têm contribuído para a degradação da qualidade da água. A atividade industrial, sem dúvida é uma das principais fontes dessa poluição.[010] Other activities have also contributed to the degradation of water quality. Industrial activity is undoubtedly one of the main sources of this pollution.

[011] Os processos industriais demandam uma grande quantidade de água, contaminando-a na produção e na transformação de matérias primas, sendo que o efluente normalmente gerado nesses processos é lançado no meio ambiente, muitas vezes sem nenhum tratamento, contaminando consequentemente toda a água por ele alcançado.[011] Industrial processes demand a large amount of water, contaminating it in the production and transformation of raw materials, and the effluent normally generated in these processes is released into the environment, often without any treatment, thereby contaminating all water achieved by him.

[012] Em vista disso, muitas técnicas de tratamento, tanto de compostos orgânicos voláteis (COVs), como de tratamento de efluentes líquidos, têm sido aplicadas para destruir ou recuperar estes compostos.[012] In view of this, many treatment techniques, both for volatile organic compounds (VOCs) and for the treatment of liquid effluents, have been applied to destroy or recover these compounds.

[013] As técnicas envolvendo processos físicos tais como absorção, adsorção (WEBER,1992) condensação, biofiltração, tem por princípio reter as partículas ou microrganismos no filtro e desta forma promover a purificação dos efluentes (Khan, 2000). KHAN,F.I. GHOSHAL,A.K.(2000). Removal of volatile organic compouds from polluted air Journal of loss prevention in the process industries, v 13, pp527-545.[013] Techniques involving physical processes such as absorption, adsorption (WEBER, 1992) condensation, biofiltration, have the principle of retaining particles or microorganisms in the filter and thus promoting the purification of effluents (Khan, 2000). KHAN, F.I. GHOSHAL, A.K. (2000). Removal of volatile organic compouds from polluted air Journal of loss prevention in the process industries, v 13, pp527-545.

[014] WEBER, W.J. Pysico-chemical process for water quality control USA John Wiley & Sons.[014] WEBER, W.J.Pysico-chemical process for water quality control USA John Wiley & Sons.

[015] A técnica de oxidação térmica, destrói os compostos orgânicos pela incineração de resíduos através da combustão controlada do produto, reduzindo seu volume ou convertendo-o em outro produto (CASTRO 2001). CASTRO, M. C. A. A. de Avaliação de um sistema australiano de lagoas no tratamento conjunto de esgoto sanitário e líquido percolados gerados em aterros sanitários 2001.214 p+ anexos. Tese (Doutorado em Hidráulica e Saneamento) Escola de Engenharia de S. Carlos), 2001.[015] The thermal oxidation technique destroys organic compounds by incinerating waste through controlled combustion of the product, reducing its volume or converting it to another product (CASTRO 2001). CASTRO, M. C. A. A. de Evaluation of an Australian pond system in the joint treatment of sanitary sewage and percolated liquid generated in landfills 2001,214 p + annexes. Thesis (PhD in Hydraulics and Sanitation) Escola de Engenharia de S. Carlos), 2001.

[016] Na técnica de tratamento por lodo ativado, os micro organismos são adicionados ao efluente, processando a degradação biológica dos compostos orgânicos FREIRE (1999). O cultivo dos microrganismos é realizado circulando o lodo e promovendo a aeração do mesmo.[016] In the activated sludge treatment technique, microorganisms are added to the effluent, processing the biological degradation of organic compounds FREIRE (1999). The cultivation of microorganisms is carried out by circulating the sludge and promoting its aeration.

[017] FREIRE, V. H.; VON SPERLING, M.; CHERNICHARO, C. A. L. Avaliação do desempenho de um sistema combinado UASB - Lodos Ativados no tratamento de efluentes sanitários. In: Anais: Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, 20, Rio de Janeiro, ABES, Maio 1999.p.905 - 12.[017] FREIRE, V. H .; VON SPERLING, M .; CHERNICHARO, C. A. L. Performance evaluation of a combined system UASB - Activated Sludge in the treatment of sanitary effluents. In: Anais: Brazilian Congress of Sanitary and Environmental Engineering, 20, Rio de Janeiro, ABES, May 1999.p.905 - 12.

[018] Na técnica, pelo método de ozonização catalítica heterogênea, os catalisadores são óxidos metálicos imobilizados em suportes rígidos de grande área superficial efetiva TONG (2002). A atividade é baseada na decomposição catalítica do ozônio, visando aumentar a geração de radicais hidroxilas. Os efluentes fluem através do suporte contendo catalisadores imobilizados em sua superfície. A degradação ocorre através de reações que acontecem tanto na solução, quanto na superfície do catalisador. TONG, SP, LENG, WH; ZHANG, JQ; CAO,CN. Ozone: Sci. Eng 2002,24,117.[018] In the art, by the heterogeneous catalytic ozonation method, the catalysts are metallic oxides immobilized on rigid supports with a large effective surface area TONG (2002). The activity is based on the catalytic decomposition of ozone, aiming to increase the generation of hydroxyl radicals. Effluents flow through the support containing catalysts immobilized on its surface. Degradation occurs through reactions that take place both in the solution and on the surface of the catalyst. TONG, SP, LENG, WH; ZHANG, JQ; CAO, CN. Ozone: Sci. Eng 2002,24,117.

[019] A ozonização catalítica é uma das mais promissoras técnicas de oxidação para abater os compostos orgânicos tóxicos e poluentes, principalmente os refratários (não biodegradáveis) das águas residuais. Em solução aquosa reagem com os compostos orgânicos através de dois caminhos: 1) por reação direta com o ozônio molecular (Eo=+2,07V) em meio ácido, no entanto, é muito seletiva e de cinética de reações lenta e não promove a degradação efetiva, gerando compostos refratários poluentes. 2) por reação indireta, com o radical hidroxila (Eo=+2,80V) gerado pela decomposição do ozônio em meio básico ou por catalisadores, que reagem rapidamente com a maioria das espécies e não é seletiva (MASTEN (1994). Masten, S.J.; Davies, S.H.R.; Environ. Sci. Technol. 1994, 28, 181a.[019] Catalytic ozonation is one of the most promising oxidation techniques for killing toxic and polluting organic compounds, especially refractory (non-biodegradable) wastewater. In aqueous solution, they react with organic compounds in two ways: 1) by direct reaction with molecular ozone (Eo = + 2.07V) in acidic medium, however, it is very selective and has slow reaction kinetics and does not promote effective degradation, generating polluting refractory compounds. 2) by indirect reaction, with the hydroxyl radical (Eo = + 2.80V) generated by the decomposition of ozone in basic medium or by catalysts, which react quickly with most species and are not selective (MASTEN (1994). Masten, SJ; Davies, SHR; Environ. Sci. Technol. 1994, 28, 181a.

[020] A técnica utiliza de interação do ozônio em meio aquoso com metais de transição, produz o radical hidroxila. Existem dois caminhos para desenvolver este processo: a) por ozonização catalítica homogênea, onde a oxidação dos compostos orgânicos se dá através do radical hidroxila produzido pela reação direta entre o ozônio e íons metálicos de transição em meio aquoso; e b) por ozonização catalítica em sistemas heterogêneos. Neste processo, a oxidação é realizada tendo os catalisadores fixados em uma estrutura sólida. Os principais catalisadores propostos são: óxidos de metais MnO2, TiO2 e Al2O3. Estes óxidos são imobilizados em suportes adsorsores, tais como sílica gel, alumina, zeolitas, etc, os quais possuem elevada densidade de área (100m2/g). PARRA (2004). A eficiência destes catalisadores depende da quantidade de catalisadores imobilizados, das propriedades de superfícies dos substratos, bem como do PH da solução e da natureza dos compostos a serem tratados. O dióxido de titânio imobilizado em alumina tem sido apresentado com maior atividade catalítica. O TiO2 não é tóxico, é estável fotocataliticamente, insolúvel em água, com estabilidade química numa ampla faixa de PH, baixo custo e possibilidade de reuso. Por esta razão é o catalisador mais utilizado. PARRA,S; STSANCIA,SE; GUASAQILLO,I; THAMPI,KR. Appl. Catal. B 2004, 51, 107.[020] The technique uses interaction of ozone in aqueous medium with transition metals, produces the hydroxyl radical. There are two ways to develop this process: a) by homogeneous catalytic ozonation, where the oxidation of organic compounds occurs through the hydroxyl radical produced by the direct reaction between ozone and transition metal ions in aqueous media; and b) by catalytic ozonation in heterogeneous systems. In this process, oxidation is carried out with the catalysts fixed in a solid structure. The main proposed catalysts are: metal oxides MnO2, TiO2 and Al2O3. These oxides are immobilized on adsorptive supports, such as silica gel, alumina, zeolites, etc., which have a high area density (100m2 / g). PARRA (2004). The efficiency of these catalysts depends on the amount of immobilized catalysts, the surface properties of the substrates, as well as the PH of the solution and the nature of the compounds to be treated. Titanium dioxide immobilized on alumina has been shown to have greater catalytic activity. TiO2 is non-toxic, photocatalytically stable, insoluble in water, with chemical stability over a wide PH range, low cost and possibility of reuse. For this reason it is the most widely used catalyst. PARRA, S; STSANCIA, SE; GUASAQILLO, I; THAMPI, KR. Appl. Catal. B 2004, 51, 107.

PROBLEMS OF THE STATE OF THE TECHNIQUE

[021] As técnicas envolvendo processos físicos tais como absorção, adsorção, condensação, biofiltração, são utilizadas normalmente como pré- tratamento, no entanto apresentam limitações na remediação de efluentes por somente haver transferência de fase do contaminante.[021] Techniques involving physical processes such as absorption, adsorption, condensation, biofiltration, are normally used as pre-treatment, however they present limitations in the remediation of effluents because there is only a transfer of the contaminant phase.

[022] Na oxidação térmica, os gases poluentes são aquecidos a altas temperaturas numa câmara de combustão sendo totalmente oxidados, porém, geram subprodutos de pós combustão, além do alto consumo de energia.[022] In thermal oxidation, polluting gases are heated to high temperatures in a combustion chamber and are fully oxidized, however, they generate post-combustion by-products, in addition to high energy consumption.

[023] Na técnica de tratamento por lodo ativado, os processos biológicos possuem uma estreita faixa operacional de parâmetros físicos e químicos, de difícil controle para obter eficiência no tratamento, somando a inabilidade para metabolizar compostos recalcitrantes. Além disso, a aeração necessária ao processo biológico exala fortes odores ao meio ambiente.[023] In the activated sludge treatment technique, biological processes have a narrow operating range of physical and chemical parameters, which are difficult to control in order to obtain treatment efficiency, adding to the inability to metabolize recalcitrant compounds. In addition, the aeration required for the biological process gives off strong odors to the environment.

[024] O método de ozonização catalítica heterogênea requer catalisadores imobilizados em suportes rígidos de grande área superficial efetiva. A produção em grande escala de nano catalisadores por processo químico é limitada e de alto custo. Por outro lado, pelo processo de imobilização destes nano catalisadores (método sol-gel ou “dip-coating”) não se consegue bom aproveitamento da área superficial por ocorrer redução devido à obstrução dos microporos do substrato.[024] The heterogeneous catalytic ozonation method requires catalysts immobilized on rigid supports with a large effective surface area. The large-scale production of nano catalysts by chemical process is limited and expensive. On the other hand, due to the immobilization process of these nano catalysts (sol-gel or “dip-coating” method), it is not possible to make good use of the surface area due to reduction due to the obstruction of the substrate micropores.

OBJECTIVES OF THE INVENTION

[025] A presente invenção propõe catalisadores obtidos com base em suportes cerâmicos ou metálicos, nos quais são imobilizadas nano partículas.[025] The present invention proposes catalysts obtained on the basis of ceramic or metallic supports, in which nano particles are immobilized.

[026] Outro objetivo da presente patente de invenção diz respeito ao processo de imobilização (deposição) de nano partículas por deposição a plasma gerando assim os catalisadores acima citados.[026] Another objective of the present invention patent concerns the process of immobilization (deposition) of nanoparticles by plasma deposition thus generating the catalysts mentioned above.

[027] É ainda mais um objetivo da presente invenção, propor processos de tratamento de efluentes orgânicos, mediante o emprego de catalisadores obtidos com base em suportes cerâmicos ou metálicos, nos quais são imobilizadas nano partículas. Os processos de tratamento de efluentes aqui propostos incluem: método de ozonização catalítica e método fotocatalítico. Os suportes podem ainda ser configurados como peneiras moleculares.[027] It is even more an objective of the present invention, to propose processes of treatment of organic effluents, through the use of catalysts obtained based on ceramic or metallic supports, in which nano particles are immobilized. The effluent treatment processes proposed here include: catalytic ozonation method and photocatalytic method. The supports can also be configured as molecular sieves.

[028] O processo de oxidação catalítica de ozônio, produzindo radical hidroxila, descrito na presente invenção, remove os compostos orgânicos dispersos na água ou no ar através do aumento da área efetiva de contato com o catalisador. A oxidação é realizada com nano partículas de óxidos de metais de transição e metais nobres, depositados em suportes cerâmicos, com micro e nano poros. Este suporte cerâmico de formato esponja, não se deforma e apresenta grande resistência mecânica.[028] The catalytic oxidation process of ozone, producing hydroxyl radical, described in the present invention, removes organic compounds dispersed in water or air by increasing the effective area of contact with the catalyst. Oxidation is carried out with nano particles of transition metal and noble metal oxides, deposited on ceramic supports, with micro and nano pores. This sponge-shaped ceramic support does not deform and has great mechanical resistance.

[029] Esta estrutura esponjosa da cerâmica, tal como ilustrada na figura 1, forma uma célula com grandes espaços vazios, enquanto a constituição porosa do material cerâmico ou metálico é formada por espaços na ordem de nanômetros. Nestes espaços, são fixados átomos de metais, distribuídos em suas superfícies internas, sem obstrução dos espaços nanométricos das estruturas do material cerâmico ou metálico. Desta forma, a composição de catalisador, formada de óxidos de metais de transição e metais nobres, recobre na totalidade a superfície dos micro e nano poros do material cerâmico ou metálico. O catalisador ora tratado pode fazer uso de óxidos de metais que incluem: MnO2, TiO2, Fe2O3, CoO, V2O5, CuO, Ni2O3, Cr2O3, MO3, ou metais nobres como rutênio, ródio, paládio, prata, ósmio, irídio, platina e ouro.[029] This spongy structure of the ceramic, as illustrated in figure 1, forms a cell with large empty spaces, while the porous constitution of the ceramic or metallic material is formed by spaces in the order of nanometers. In these spaces, metal atoms are fixed, distributed on their internal surfaces, without obstructing the nanometric spaces of the structures of the ceramic or metallic material. In this way, the catalyst composition, formed of oxides of transition metals and noble metals, completely covers the surface of the micro and nano pores of the ceramic or metallic material. The catalyst now treated can make use of metal oxides that include: MnO2, TiO2, Fe2O3, CoO, V2O5, CuO, Ni2O3, Cr2O3, MO3, or noble metals such as ruthenium, rhodium, palladium, silver, osmium, iridium, platinum and gold.

[030] Outro aspecto da presente invenção, está relacionado ao processo de deposição das nano partículas catalisadoras. A eficiência da ação catalítica se encontra na alta densidade de área nanométrica da estrutura do suporte revestida de nano partículas catalisadoras fortemente aderidas. Este fato somente é possível por deposição a plasma.[030] Another aspect of the present invention is related to the deposition process of the catalyst nanoparticles. The efficiency of the catalytic action is found in the high density of the nanometric area of the support structure coated with strongly adhered nano catalyst particles. This fact is only possible due to plasma deposition.

[031] Outro aspecto da presente invenção está relacionado com os processos de remoção dos materiais orgânicos dos efluentes. Por estes métodos, são produzidas radicais hidroxilas para decomposição de compostos orgânicos.[031] Another aspect of the present invention is related to the processes of removing organic materials from effluents. By these methods, hydroxyl radicals are produced for the decomposition of organic compounds.

[032] Outra forma de utilização da tecnologia proposta por este pedido de patente diz respeito ao tratamento de compostos orgânicos voláteis oriundos de emissões geradas em processos industrias.[032] Another way of using the technology proposed by this patent application concerns the treatment of volatile organic compounds from emissions generated in industrial processes.

[033] O ozônio é diluído na água de recalque dos lavadores de gás e a água ozonizada flui através da esponja cerâmica em cuja superfície encontram-se depositados os nano catalisadores. O ozônio em meio aquoso é oxidado nos catalisadores, gerando o radical hidroxila que é pulverizado em contra corrente com o fluxo de gás na chaminé do lavador. O radical hidroxila promove a decomposição dos compostos orgânicos voláteis contidos nos gases, e estes compostos orgânicos são rapidamente decompostos, em virtude da alta velocidade da oxidação dos radicais hidroxilas, por ser muitas vezes superior se comparada com a velocidade de reação do ozônio.[033] Ozone is diluted in the booster water of the gas scrubbers and ozonized water flows through the ceramic sponge on which the nano catalysts are deposited. Ozone in aqueous media is oxidized in the catalysts, generating the hydroxyl radical that is sprayed in counter current with the gas flow in the chimney of the washer. The hydroxyl radical promotes the decomposition of volatile organic compounds contained in gases, and these organic compounds are rapidly decomposed, due to the high rate of oxidation of hydroxyl radicals, as it is often higher compared to the reaction rate of ozone.

[034] É também mais um objetivo deste pedido de Patente de Invenção propor sistemas para tratamento de efluentes mediante emprego de catalisadores constituídos por suportes cerâmicos ou metálicos com nano partículas.[034] It is also another objective of this patent application to propose systems for the treatment of effluents using catalysts consisting of ceramic or metallic supports with nano particles.

BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

[035] A presente invenção propõe catalisadores obtidos com base em suportes cerâmicos ou metálicos, nos quais são imobilizadas, por deposição a plasma, nano partículas.[035] The present invention proposes catalysts obtained on the basis of ceramic or metallic supports, in which nano particles are immobilized by plasma deposition.

[036] Propõe a construção de diferentes tipos catalisadores empregando a técnica por deposição a plasma de óxidos de metais de transição e de metais nobres em estruturas de suporte que podem ser cerâmicas ou metálicas, as quais podem ter fisicamente formas esponjosas dentre outras.[036] It proposes the construction of different types of catalysts using the technique for plasma deposition of oxides of transition metals and noble metals in support structures that can be ceramic or metallic, which can have physically spongy shapes, among others.

[037] Já o tratamento de efluentes orgânicos apresentado neste pedido de patente de invenção consiste em submeter tais efluentes à ação dos catalizadores dotados com nano partículas, sendo a ação dos mesmos passível de ser combinada seja com meios de ozonização, seja como meios para geração de UV.[037] The treatment of organic effluents presented in this patent application consists of submitting such effluents to the action of catalysts equipped with nano particles, the action of which can be combined either with ozonation means or as means for generation of UV.

[038] O processos de tratamento de efluentes orgânicos aqui proposto pode ser empregado no tratamento, por exemplo, de chorume de aterro sanitário, de águas de esgoto e água de efluentes industrias. Propõe também o processo de tratamento de efluentes gasosos, os compostos orgânicos voláteis (COVs) provenientes de indústrias e de veículos.[038] The organic wastewater treatment processes proposed here can be used to treat, for example, leachate from landfills, sewage and water from industrial effluents. It also proposes the process for treating gaseous effluents, volatile organic compounds (VOCs) from industries and vehicles.

[039] No que tange aos sistemas de tratamento de efluentes, o presente pedido de patente prevê unidades de catalizador que são montadas de modo a que um fluxo de efluente seja passado por elas. Essas unidades de catalizador podem ser combinadas com uma unidade geradora de ozônio, ou com uma unidade geradora de UV.[039] Regarding the effluent treatment systems, the present patent application provides for catalyst units that are assembled so that an effluent flow is passed through them. These catalyst units can be combined with an ozone generating unit, or with a UV generating unit.

DESCRIPTION OF THE FIGURES

[040] O presente pedido de patente de invenção poderá ser plenamente entendido em todos os seus aspectos através da descrição pormenorizada que será feita com base nas figuras abaixo relacionadas, nas quais:[040] The present invention patent application can be fully understood in all its aspects through the detailed description that will be made based on the figures listed below, in which:

[041] A figura 1 ilustra um setor de suporte (cerâmico) ao qual foram incorporadas nano partículas catalisadoras, sendo referido suporte definido por ter estrutura esponjosa.[041] Figure 1 illustrates a support sector (ceramic) to which nano catalyst particles have been incorporated, being said support defined by having a spongy structure.

[042] A figura 2 ilustra, de forma esquemática, um sistema de deposição a plasma empregado no processo para produzir a imobilização de nano partículas catalisadoras em um suporte, tal como o proposto neste pedido de Patente de Invenção.[042] Figure 2 illustrates, schematically, a plasma deposition system used in the process to produce the immobilization of catalyst nano particles in a support, such as that proposed in this patent application.

[043] A figura 3 Ilustra, esquematicamente, um exemplo geral de uma concretização de um reator construído com unidades do catalisador ora proposto, unidades essas definidas como suportes que apresentam estruturas do tipo esponjoso.[043] Figure 3 illustrates, schematically, a general example of an embodiment of a reactor built with catalyst units now proposed, which units are defined as supports that have spongy structures.

[044] A figura 3A mostra, esquematicamente, um detalhe ampliado indicado através da seta “A” da figura 3 e que é tomado de uma região de uma das unidades do catalisador.[044] Figure 3A shows, schematically, an enlarged detail indicated by the arrow “A” in figure 3 and which is taken from a region of one of the catalyst units.

[045] A figura 3B representa também, de forma esquemática, uma região ampliada tomada da ampliação extraída da figura 3A, tal como indicado pela seta “B” destacando as superfícies onde podem ser observados os micro e nano poros.[045] Figure 3B also schematically represents an enlarged region taken from the enlargement extracted from figure 3A, as indicated by the arrow “B” highlighting the surfaces where the micro and nano pores can be observed.

[046] A figura 4 retrata um diagrama esquemático do de um sistema de tratamento de efluente líquido, por oxidação catalítica do ozônio, tal como o proposto neste pedido de Patente de Invenção.[046] Figure 4 depicts a schematic diagram of that of a liquid effluent treatment system by catalytic oxidation of ozone, as proposed in this patent application.

[047] A figura 4A retrata um diagrama esquemático do sistema de tratamento de efluente líquido, por oxidação catalítica do ozônio, onde são utilizadas unidades do reator catalítico dispostas em série.[047] Figure 4A depicts a schematic diagram of the liquid effluent treatment system, by ozone catalytic oxidation, where catalytic reactor units arranged in series are used.

[048] A figura 4B retrata um diagrama esquemático do sistema de tratamento de efluente liquido, por oxidação catalítica do ozônio, onde são utilizadas unidades do reator catalítico dispostas em paralelo.[048] Figure 4B depicts a schematic diagram of the liquid effluent treatment system, using ozone catalytic oxidation, where catalytic reactor units arranged in parallel are used.

[049] A figura 4C Ilustra também de forma esquemática o diagrama do sistema e tratamento de efluente líquido por oxidação foto catalítica, tal como o proposto neste pedido de Patente de Invenção e que combina a ação das unidades de catalisador e de fontes de UV.[049] Figure 4C also schematically illustrates the diagram of the system and treatment of liquid effluent by photo catalytic oxidation, as proposed in this patent application and which combines the action of the catalyst units and UV sources.

[050] A figura 5 ilustra um diagrama esquemático representando o sistema de tratamento de compostos orgânicos voláteis por ozonização catalítica combinada com lavadores de gás.[050] Figure 5 illustrates a schematic diagram representing the system for treating volatile organic compounds by catalytic ozonation combined with gas scrubbers.

[051] A figura 6 Ilustra o diagrama esquemático do sistema catalítico de tratamento de compostos orgânicos voláteis ou gás de combustão utilizando somente catalisadores com nano partículas de metais nobres, tal como proposto neste pedido de Patente de Invenção.[051] Figure 6 illustrates the schematic diagram of the catalytic system for the treatment of volatile organic compounds or flue gas using only catalysts with nanoparticles of noble metals, as proposed in this patent application.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[052] A técnica de imobilização de nano partículas por deposição a plasma possibilita imobilizar diversos tipos de substâncias catalisadoras sobre superfícies de suportes com estruturas nanométricas e obter grandes áreas efetivas de ação catalisadora. No presente pedido de patente o suporte é esquematicamente indicado através da referência S.[052] The technique of immobilizing nano particles by plasma deposition makes it possible to immobilize various types of catalyst substances on surfaces of supports with nanometric structures and obtain large effective areas of catalytic action. In the present patent application the support is schematically indicated through the reference S.

[053] O catalisador ora tratado pode fazer uso de óxidos de metais que incluem: MnO2, TiO2, Fe2O3, CoO, V2O5, CuO, Ni2O3, Cr2O3, MO3, ou metais nobres como rutênio, ródio, paládio, prata, ósmio, irídio, platina e ouro.[053] The catalyst now treated may make use of metal oxides which include: MnO2, TiO2, Fe2O3, CoO, V2O5, CuO, Ni2O3, Cr2O3, MO3, or noble metals such as ruthenium, rhodium, palladium, silver, osmium, iridium , platinum and gold.

[054] A deposição dos nano catalisadores na estrutura do suporte (S) define a criação de uma fina camada destes metais (na ordem de 10 a 1000nm de espessura) sobre toda a superfície porosa dos suportes, pelo método de imersão em plasma.[054] The deposition of nano catalysts on the support structure (S) defines the creation of a thin layer of these metals (in the order of 10 to 1000nm thick) on the entire porous surface of the supports, by the plasma immersion method.

[055] O suporte S que é configurado como esponja cerâmica indicada pela referência numérica 1 e que apresenta um trecho de sua estrutura retratado na figura 1 é um exemplo de uma unidade do catalisador ora tratado (unidade essa que é indicada pela referência numérica 2), apresenta características interessantes.[055] The support S, which is configured as a ceramic sponge indicated by the numerical reference 1 and which presents a part of its structure depicted in figure 1, is an example of a catalyst unit now treated (unit which is indicated by the numerical reference 2) , has interesting features.

[056] O suporte S poder ser constituído de Al2O3 (alumina), zircônia, TiO2 (dióxido de titânio), atapulgita, sílica gel, níquel, titânio, manganês, entre outros, assim como de esponja de carvão ativado.[056] The S support may consist of Al2O3 (alumina), zirconia, TiO2 (titanium dioxide), atapulgite, silica gel, nickel, titanium, manganese, among others, as well as activated carbon sponge.

[057] Em sua superfície se distribuem poros com dimensões micro e nano métricas, respectivamente indicados pelas referências 3 e 3A, tal como retratado esquematicamente nas figuras 3A e 3B e o formato esponjoso disponibiliza espaços vazios e possibilita baixa impedância ao fluxo de efluentes. A principal característica destas esponjas 1 é a alta porosidade, constituída de 75% a 95% de espaços vazios.[057] On its surface, pores with micro and nano metric dimensions are distributed, respectively indicated by references 3 and 3A, as shown schematically in figures 3A and 3B and the spongy shape provides empty spaces and allows low impedance to the flow of effluents. The main characteristic of these sponges 1 is the high porosity, consisting of 75% to 95% of empty spaces.

[058] Na deposição a plasma, tal como retratado na figura 2, átomos de substância catalisadora 4 com alta energia são ejetados do alvo 5 em direção do suporte S configurado na forma da esponja 1 até colidir com sua superfície, ocorrendo assim a deposição em toda a área efetiva do suporte S (que tanto pode ser de natureza metálica, como também cerâmica).[058] In plasma deposition, as depicted in figure 2, atoms of catalyst substance 4 with high energy are ejected from target 5 towards the support S configured in the form of sponge 1 until it collides with its surface, thus deposition in the entire effective area of the S support (which can be both metallic and ceramic in nature).

[059] A deposição ocorre em toda a superfície interna dos poros 3 e 3A da estrutura esponjosa que define o suporte S que será utilizado como unidade de catalisador 2, sendo que, dada à natureza atômica do processo, essa deposição não obstrui os referidos micros e nano poros 3A e 3B da sua superfície, obtendo-se desta forma uma grande área efetiva de ação catalisadora.[059] Deposition occurs on the entire internal surface of pores 3 and 3A of the spongy structure that defines the support S that will be used as a catalyst unit 2, and, given the atomic nature of the process, this deposition does not obstruct said micros and nano pores 3A and 3B of its surface, thus obtaining a large effective area of catalytic action.

[060] Na figura 3, o reator catalítico 6, é concretizado de modo a ser constituído por um conduto 7 por onde é feito passar o efluente 11 a ser tratado, que pode estar na forma de líquido ou gás, sendo que o fluxo desse efluente é indicado pela seta F.[060] In figure 3, the catalytic reactor 6, is realized in such a way as to consist of a conduit 7 through which the effluent 11 to be treated passes, which can be in the form of liquid or gas, the flow of which effluent is indicated by arrow F.

[061] O conduto 7 deve apresentar forma tubular contando com uma entrada 8 e uma saída 9, sendo que no interior do qual é disposto um número adequado de unidades de catalisador 2 (no exemplo retratado no presente pedido de patente essas unidades de catalisador 2 são definidas como esponjas cerâmicas 1). Estas unidades de catalisador 2 são dispostas perpendicularmente à direção do fluxo F do efluente 11 a ser tratado.[061] The conduit 7 must have a tubular shape with an inlet 8 and an outlet 9, with an adequate number of catalyst units 2 inside (in the example shown in the present patent application these catalyst units 2 are defined as ceramic sponges 1). These catalyst units 2 are arranged perpendicularly to the flow direction F of the effluent 11 to be treated.

[062] A figura 3A representa um detalhe ampliado da estrutura esponjosa 1 retratada na figura 3, sendo tal detalhe indicado pela seta “A”, onde estão esquematicamente ilustrados os micros poros 3.[062] Figure 3A represents an enlarged detail of the spongy structure 1 depicted in figure 3, this detail being indicated by the arrow “A”, where the microspheres 3 are schematically illustrated.

[063] Já a figura 3B ilustra um detalhe ampliado tomado da ampliação extraída da figura 3, tal como o indicado pela seta “B”, onde estão esquematicamente ilustrados os nano poros 3A.[063] Figure 3B, on the other hand, shows an enlarged detail taken from the extension extracted from figure 3, as indicated by the arrow “B”, where the 3A nano pores are schematically illustrated.

[064] A figura 4 ilustra esquematicamente um dos sistemas de tratamento de efluentes orgânicos propostos neste pedido de patente de invenção e que opera por processo de ozonização catalítica para tratamento de efluentes líquidos.[064] Figure 4 schematically illustrates one of the organic effluent treatment systems proposed in this patent application and which operates by catalytic ozonation process for the treatment of liquid effluents.

[065] O esquema de tratamento de efluentes orgânicos por ozonização catalítica retratado na fig. 4 prevê um reservatório 10, onde o efluente a ser tratado 11 é armazenado.[065] The organic effluent treatment scheme by catalytic ozonation depicted in fig. 4 provides for a reservoir 10, where the effluent to be treated 11 is stored.

[066] Deve ser ressaltado que a referência 11 diz respeito aos efluentes como um todo, sejam eles líquidos ou gasosos.[066] It should be noted that reference 11 concerns effluents as a whole, whether liquid or gaseous.

[067] O reservatório 10 é conectado a um circuito hidráulico, onde um reator catalítico 6 e uma bomba hidráulica 12 são instalados, formando um circuito fechado. Um gerador de ozônio 13 é conectado, através do qual é injetado ozônio no circuito, sendo que o ozônio produzido é dissolvido pelo misturador 14 antes da passagem pelo reator catalítico 6.[067] Reservoir 10 is connected to a hydraulic circuit, where a catalytic reactor 6 and a hydraulic pump 12 are installed, forming a closed circuit. An ozone generator 13 is connected, through which ozone is injected into the circuit, the ozone produced being dissolved by the mixer 14 before passing through the catalytic reactor 6.

[068] Em seguida, o efluente 11 já ozonizado é forçado a passar através do reator catalítico 6. O material orgânico contido no efluente 11 é degradado a cada passagem pelas unidades de catalizador 2 incorporadas dentro do reator catalítico 6.[068] Then, the already ozonated effluent 11 is forced to pass through the catalytic reactor 6. The organic material contained in the effluent 11 is degraded with each passage by the catalyst units 2 incorporated inside the catalytic reactor 6.

[069] O reator catalítico 6 retratado na figura 4 é configurada como um tanque fechado 15, no interior do qual são dispostas, em série, unidades do catalisador 2, constituindo num conjunto através do qual o efluente é feito passar.[069] The catalytic reactor 6 depicted in figure 4 is configured as a closed tank 15, inside which catalyst units 2 are arranged in series, constituting a set through which the effluent is passed.

[070] A circulação é efetuada através das válvulas 16 e 17 tantas vezes quantas sejam necessárias até a obtenção da decomposição da carga orgânica. O efluente 11 já tratado é então dirigido via válvula 17 para o segundo reservatório 18 ou descartado para o meio ambiente.[070] Circulation is carried out through valves 16 and 17 as many times as necessary until the decomposition of the organic load is obtained. The effluent 11 already treated is then directed via valve 17 to the second reservoir 18 or discarded into the environment.

[071] A figura 4A ilustra uma variação da disposição do reator catalítico 6, onde o tanque 15 recebe a montagem de subunidades de reator catalítico 6' que estão dispostas em série.[071] Figure 4A illustrates a variation of the catalytic reactor 6 layout, where the tank 15 receives the assembly of catalytic reactor subunits 6 'that are arranged in series.

[072] Os demais itens do sistema para tratamento de efluentes retratado na citada figura 4A são exatamente os mesmos verificados na versão retratada na figura 4.[072] The other items of the effluent treatment system depicted in the aforementioned figure 4A are exactly the same as those verified in the version depicted in figure 4.

[073] Já a figura 4B ilustra uma subvariação da versão de sistema para trantamento de efluentes retratado na figura 4A, onde as subunidades de reator catalítico 6'são dispostas em paralelo.[073] Figure 4B, on the other hand, illustrates a sub-variation of the effluent treatment system version depicted in figure 4A, where the catalytic reactor subunits 6 are arranged in parallel.

[074] Já com relação à variante de sistema para tratamento de efluentes retratada na figura 4C, o mesmo opera por processo fotocatalítico, o qual possui o mesmo circuito apresentado na versão de sistema de ozonização catalítica retratado nas figuras 4, 4A, 4B, exceto pela não utilização do gerador de ozônio 13 e o misturador 14.[074] Regarding the variant of the effluent treatment system depicted in figure 4C, it operates by photocatalytic process, which has the same circuit shown in the version of the catalytic ozonation system depicted in figures 4, 4A, 4B, except for not using the ozone generator 13 and the mixer 14.

[075] Neste caso a fonte de ozônio 13, bem como o misturador 14 são substituídos por fonte de radiação UV 19 disposta no reator catalítico 6, o qual, tal como o verificado com relação ao reator catalítico 6 retratado na figura 4, também apresenta configuração análoga a de um tanque fechado 15.[075] In this case, the ozone source 13, as well as the mixer 14 are replaced by UV radiation source 19 disposed in the catalytic reactor 6, which, like the one verified with respect to the catalytic reactor 6 depicted in figure 4, also presents configuration similar to that of a closed tank 15.

[076] No caso do tanque 15 do reator catalítico 6 incorporado no sistema de tratamento retratado na figura 4C, as fontes de radiação UV 19 são dispostas de forma intercalada com unidades de catalisador 2, formando assim um conjunto através do qual o efluente a ser tratado é forçado a passar.[076] In the case of tank 15 of the catalytic reactor 6 incorporated in the treatment system depicted in figure 4C, the UV radiation sources 19 are arranged in an interspersed manner with catalyst units 2, thus forming a set through which the effluent to be treaty is forced to pass.

[077] Neste processo, o efluente 11 armazenado no reservatório 10 é forçado, pela ação da bomba 12, a passar através do reator catalítico 6 dotado, tal como já informado, com fontes de UV 19 intercaladas com unidades de catalisador 2.[077] In this process, the effluent 11 stored in the reservoir 10 is forced, by the action of the pump 12, to pass through the catalytic reactor 6 provided, as already informed, with UV sources 19 interspersed with catalyst units 2.

[078] O material orgânico contido no efluente 11 é degradado a cada passagem pelo reator catalítico 6. A circulação é efetuada através das válvulas 16 e 17 tantas vezes quantas forem necessárias até a obtenção da total decomposição da carga orgânica. O efluente 11 já tratado é então dirigido via válvula 17 para o segundo reservatório 18 ou descartado para o meio ambiente.[078] The organic material contained in effluent 11 is degraded each time by the catalytic reactor 6. Circulation is carried out through valves 16 and 17 as many times as necessary until the total decomposition of the organic load is obtained. The effluent 11 already treated is then directed via valve 17 to the second reservoir 18 or discarded into the environment.

[079] O processo de tratamento de compostos orgânicos voláteis (COVs) também proposto neste pedido de outros dois sistemas de tratamento de efluentes, tal como está retratado nas figuras 5 e 6.[079] The process for the treatment of volatile organic compounds (VOCs) also proposed in this application for two other effluent treatment systems, as shown in figures 5 and 6.

[080] Na figura 5 é retratado um sistema de tratamento de efluentes que obtém a eliminação de resíduos sólidos através de uma lavagem preliminar dos gases de exaustão. Este processo, é realizado em duas etapas: a) a água de recalque 20 armazenada no reservatório 21 é inicialmente ozonizada mediante incorporação, através do misturador 14, do ozônio produzido pelo gerador 13, sendo essa água recirculada através da bomba 12; b) após devidamente ozonizada, a água de recalque 20, armazenada no reservatório 21 é posta em circulação por intermédio da atuação da bomba de recalque 22, sendo enviada para o duto de exaustão dos gases 23, sendo dispersada por pulverizadores 24 em contra fluxo com a corrente de gás 25. A corrente de gás 25, após o tratamento, é liberada para o meio ambiente.[080] Figure 5 shows an effluent treatment system that achieves the elimination of solid waste through a preliminary flushing of the exhaust gases. This process is carried out in two stages: a) the boiling water 20 stored in the reservoir 21 is initially ozonized by incorporating, through the mixer 14, the ozone produced by the generator 13, this water being recirculated through the pump 12; b) after properly ozonated, the booster water 20, stored in the reservoir 21, is put into circulation through the actuation of the booster pump 22, being sent to the exhaust gas duct 23, being dispersed by sprayers 24 in counter flow with the gas stream 25. The gas stream 25, after treatment, is released into the environment.

[081] Tal como pode ser visto na figura 5, o gás contendo compostos orgânicos voláteis 25, que no presente caso representa o efluente a ser tratado é alimentado na porção inferior do duto de exaustão 23 sendo então forçado a passar pelos pêlos pulverizadores 24 e também pelo catalisador formado por unidades de catalisador 2 montadas internamente ao duto de exaustão 23.[081] As can be seen in figure 5, the gas containing volatile organic compounds 25, which in the present case represents the effluent to be treated, is fed into the lower portion of the exhaust duct 23 and is then forced to pass through the spray hairs 24 and also by the catalyst formed by catalyst units 2 mounted internally to the exhaust duct 23.

[082] A figura 6 retrata o sistema de tratamento de efluentes que no presente caso é destinado ao tratamento de gases orgânicos, principalmente os originados pela combustão de gases gerados pelos motores de veículos, e compostos orgânicos voláteis (COVs) originados pelas indústrias. Neste processo os gases a serem tratados 26 representam os efluentes produzidos por uma fonte 27, que pode ser representada por motor de veículos ou processos industrias.[082] Figure 6 depicts the effluent treatment system that in the present case is intended for the treatment of organic gases, mainly those caused by the combustion of gases generated by vehicle engines, and volatile organic compounds (VOCs) originated by industries. In this process, the gases to be treated 26 represent the effluents produced by a source 27, which can be represented by vehicle engines or industrial processes.

[083] No diagrama retratado na figura 6 pode ser visualizado que os gases 26 são forçados a passar diretamente pelas unidades de catalisador 2 montadas no reator catalítico 6 preparado com nano partículas de metais nobres. Neste caso o catalisador por si só, degrada os compostos, reduzindo-os a sub produtos não poluentes que são então liberados para o meio ambiente.[083] In the diagram pictured in figure 6 it can be seen that the gases 26 are forced to pass directly through the catalyst units 2 mounted in the catalytic reactor 6 prepared with nano particles of noble metals. In this case, the catalyst itself degrades the compounds, reducing them to non-polluting by-products that are then released into the environment.

[084] Especificamente com relação aos processos de tratamento de efluentes, a presente patente de invenção pode ser entendida através da seguinte descrição:[084] Specifically with regard to effluent treatment processes, the present invention patent can be understood through the following description:

[085] Processo de tratamento de efluentes por ozonização catalítica: Consiste em: o efluente líquido a ser tratado ser, em uma primeira etapa, armazenado em um reservatório; em uma segunda etapa o efluente líquido é posto em circulação por uma bomba de recalque, de maneira que o volume contido no reservatório seja circulado; em uma terceira etapa o efluente líquido recebe uma carga de ozônio que é misturada ao seu volume; em uma quarta etapa o volume de efluente líquido já ozonizado é submetido a ação de um reator catalítico tantas vezes quanto forem necessárias para completar a realização do tratamento; e uma quinta etapa, onde o efluente líquido já tratado é armazenado em um reservatório ou é, alternativamente, descartado.[085] Effluent treatment process by catalytic ozonation: It consists of: the liquid effluent to be treated is, in a first step, stored in a reservoir; in a second stage, the liquid effluent is put into circulation by a discharge pump, so that the volume contained in the reservoir is circulated; in a third stage, the liquid effluent receives an ozone charge that is mixed with its volume; in a fourth stage, the volume of liquid ozonized effluent is subjected to the action of a catalytic reactor as many times as necessary to complete the treatment; and a fifth stage, where the already treated liquid effluent is stored in a reservoir or is, alternatively, discarded.

[086] Processo de tratamento de efluentes por reação fotocatalítica: Consiste em: o efluente líquido a ser tratado ser: em uma primeira etapa armazenado em um reservatório; em uma segunda etapa o efluente líquido a ser tratado é posto em circulação por uma bomba de recalque, de maneira que o volume contido no reservatório seja circulado; em uma terceira etapa, o efluente líquido é submetido a ação de um reator foto catalítico tantas vezes quantas forem necessárias para completar a realização do tratamento; e uma quarta etapa, onde o efluente líquido já tratado é armazenado em um reservatório ou é, alternativamente, descartado. Neste processo a radiação UV utilizada deverá ter comprimento de onda menores que 400nm, e o catalizador utilizado é TiO2.[086] Process of treatment of effluents by photocatalytic reaction: It consists of: the liquid effluent to be treated is: in a first stage stored in a reservoir; in a second stage, the liquid effluent to be treated is put into circulation by a discharge pump, so that the volume contained in the reservoir is circulated; in a third stage, the liquid effluent is subjected to the action of a photo catalytic reactor as many times as necessary to complete the treatment; and a fourth stage, where the already treated liquid effluent is stored in a reservoir or is, alternatively, discarded. In this process, the UV radiation used must have a wavelength less than 400nm, and the catalyst used is TiO2.

[087] Processo de tratamento de efluentes gasosos por ozonização catalítica com lavador de gases: Consiste em: uma primeira etapa, onde é provido um volume de água de recalque, ao qual são adicionados produtos químicos, tais como hipoclorito de sódio, peróxido de hidrogênio, entre outros; uma segunda etapa onde a água de recalque recebe uma carga de ozônio produzida a partir de um gerador de ozônio; uma terceira etapa, onde a água de recalque já ozonizada é enviada a um duto de exaustão de gases, sendo dispersada em sentido descendente e em contracorrente com o fluxo de gases a ser processado; uma quarta etapa onde o fluxo de gases é alimentado, em sentido ascendente, ao duto de exaustão de gases; uma quinta etapa, onde o fluxo de gases é submetido inicialmente a ação de um pulverizador de água de recalque ozonizada, sendo em seguida submetido à ação de um reator catalítico e posteriormente o referido fluxo de gases é submetido a ação de um segundo pulverizador de água de recalque; e uma sexta etapa, onde o fluxo de gases já tratado é liberado na atmosfera; uma oitava etapa em que o fluxo de água de recalque é mantido em circulação a partir de um reservatório.[087] Process of gaseous effluent treatment by catalytic ozonation with gas scrubber: It consists of: a first stage, where a volume of boiling water is provided, to which are added chemicals, such as sodium hypochlorite, hydrogen peroxide , among others; a second stage where the boiling water receives an ozone charge produced from an ozone generator; a third stage, where the boiling water already ozonated is sent to a gas exhaust duct, being dispersed downwards and countercurrent with the flow of gases to be processed; a fourth stage where the gas flow is fed, in an upward direction, to the gas exhaust duct; a fifth stage, where the gas flow is initially subjected to the action of an ozonized booster water sprayer, then being subjected to the action of a catalytic reactor and subsequently the said gas flow is subjected to the action of a second water spray of repression; and a sixth stage, where the flow of gases already treated is released into the atmosphere; an eighth stage in which the discharge water flow is kept in circulation from a reservoir.

[088] Processo de tratamento de efluentes gasosos por reação catalítica: Consiste em: submeter os efluentes gasosos, em uma etapa única, a ação de um reator catalítico sendo então tais efluentes gasosos, já devidamente processados, liberados na atmosfera.[088] Process of treatment of gaseous effluents by catalytic reaction: It consists of: submitting the gaseous effluents, in a single step, to the action of a catalytic reactor, being such gaseous effluents, already properly processed, released into the atmosphere.

[089] Os compostos orgânicos voláteis ao passar pelo reator catalítico são degradados em CO2 e água e então liberados para a atmosfera.[089] Volatile organic compounds as they pass through the catalytic reactor are degraded into CO2 and water and then released into the atmosphere.

Claims

1. “PROCESS OF DEPOSITION OF NANO PARTICLES ON CERAMIC OR METALLIC SUPPORTS”, characterized by providing that a support (S) is subjected to the plasma deposition of atoms of a catalyst substance (4) with high energy that are ejected from a target ( 5); the deposition of nano catalysts on the support structure (S) defines the creation of a layer of these metals, in the order of 10 to 1000nm thick, over the entire porous surface of the support (S).

2. "PROCESS OF DEPOSITION OF NANO PARTICLES ON CERAMIC OR METALLIC SUPPORTS", as claimed in 1, characterized by the support (S) to be subjected to plasma deposition being of origin that can be either ceramic or metallic, with a structure that can have the sponge configuration (2).

3. "PROCESS OF DEPOSITION OF NANO PARTICLES ON CERAMIC OR METALLIC SUPPORTS", according to claim 1, characterized in that the nano particles are of metal oxides that include: MnO2, TiO2, Fe2O3, CoO, V2O5, CuO, Ni2O3, Cr2O3, MO3, or noble metals such as ruthenium, rhodium, palladium, silver, osmium, iridium, platinum and gold.

4. "PROCESS OF DEPOSITION OF NANO PARTICLES ON CERAMIC OR METALLIC SUPPORTS", according to claim 1, characterized in that the support (S) may consist of Al2O3 (alumina), zirconia, TiO2 (titanium dioxide), atapulgite, silica gel, nickel, titanium, manganese, as well as activated carbon sponge.

5. "PROCESS OF DEPOSITION OF NANO PARTICLES ON CERAMIC OR METALLIC SUPPORTS", as claimed in 1, characterized by the support (S) to be subjected to plasma deposition, consisting of materials with molecular sieve structures.

6. “PROCESSES FOR TREATING ORGANIC EFFLUENTS THROUGH EMPLOYMENT OF CATALYSTS CONTAINED BY CERAMIC OR METALLIC SUPPORTS WITH NANO PARTICLES”, the catalysts being obtained by the use of ceramic or metallic substrates subjected to the process of deposition of nano particles defined in claim 1 characterized by providing a process for treating effluents by catalytic ozonation that consists of: the liquid effluent to be treated is, in a first step, stored in a reservoir; in a second stage, the liquid effluent is put into circulation by a discharge pump, so that the volume contained in the reservoir is circulated; in a third stage, the liquid effluent receives an ozone charge that is mixed with its volume; in a fourth stage the volume of liquid effluent already ozonated is subjected to the action of a catalytic reactor as many times as necessary to complete the treatment; and a fifth stage, where the already treated liquid effluent is stored in a reservoir or is, alternatively, discarded.

7. “PROCESSES FOR TREATING ORGANIC EFFLUENTS THROUGH EMPLOYMENT OF CATALYSTS CONTAINED BY CERAMIC OR METAL SUPPORTS WITH NANO PARTICLES”, according to claim 6, characterized by comprising a process of treatment of effluents by photocatalytic reaction which consists of: the liquid effluent to be treated be: in a first stage stored in a reservoir; in a second stage, the liquid effluent to be treated is put into circulation by a discharge pump, so that the volume contained in the reservoir is circulated; in a third stage, the liquid effluent is subjected to the action of a photo catalytic reactor as many times as necessary to complete the treatment; and a fourth stage, where the already treated liquid effluent is stored in a reservoir or is, alternatively, discarded; in this process, the UV radiation used must have a wavelength less than 400nm, and the catalyst used is TiO2.

8. “PROCESSES FOR TREATING ORGANIC EFFLUENTS THROUGH EMPLOYMENT OF CATALYSTS CONTAINED BY CERAMIC OR METAL SUPPORTS WITH NANO PARTICLES”, according to claim 6, characterized by providing for a process for treating gaseous effluents by catalytic ozonation with a gas washer that consists of in: a first stage, where a volume of boiling water is provided, to which chemicals are added, such as sodium hypochlorite, hydrogen peroxide, among others; a second stage where the boiling water receives an ozone charge produced from an ozone generator; a third stage, where the boiling water already ozonated is sent to a gas exhaust duct, being dispersed downwards and countercurrent with the flow of gases to be processed; a fourth stage where the gas flow is fed, in an upward direction, to the gas exhaust duct; a fifth stage, where the gas flow is initially subjected to the action of an ozonized booster water sprayer, then being subjected to the action of a catalytic reactor and later the said gas flow is subjected to the action of a second water spray of repression; and a sixth stage, where the flow of gases already treated is released into the atmosphere; an eighth stage in which the discharge water flow is kept in circulation from a reservoir.

9. “PROCESSES FOR TREATING ORGANIC EFFLUENTS THROUGH EMPLOYMENT OF CATALYSTS CONTAINED BY CERAMIC OR METAL SUPPORTS WITH NANO PARTICLES”, according to claim 6, characterized by providing for a process of treatment of gaseous effluents by catalytic reaction that consists of: submitting the gaseous effluents, in a single step, the action of a catalytic reactor, being such gaseous effluents, already properly processed, released into the atmosphere.

10. “SYSTEMS FOR THE TREATMENT OF EFFLUENTS THROUGH THE USE OF CATALYSTS CONTAINED BY CERAMIC OR METALLIC SUPPORTS WITH NANO PARTICLES”, as defined in the processes of deposition of nanoparticles defined in claim 1, characterized by being based on the use of a catalytic reactor ( 6), consisting of a conduit (7) through which the effluent is passed (11); the duct (7) may be tubular in shape with an inlet (8) and an outlet (9), with an adequate number of catalyst units (2) arranged perpendicular to the flow direction (F) the effluent (11) to be treated; a treatment system that operates by catalytic ozonation provides for a reservoir (10), where the effluent to be treated (11) is stored; the reservoir (10) is connected to a hydraulic circuit, where a catalytic reactor (6) and a hydraulic pump (12) are installed, forming a closed circuit; an ozone generator (13) is connected, through which ozone is injected into the circuit, the ozone produced being dissolved by a mixer (14) before passing through the catalytic reactor (6); the catalytic reactor (6) being able to be configured as a closed tank (15), within which catalyst units (2) are arranged in series, constituting a set through which the effluent is passed; the effluent is circulated through valves (16) and (17); the effluent (11) already treated is then directed via valve (17) to the second reservoir (18) or discarded into the environment.

11. “SYSTEMS FOR THE TREATMENT OF EFFLUENTS THROUGH THE USE OF CATALYSTS CONTAINED BY CERAMIC OR METALLIC SUPPORTS WITH NANO PARTICLES”, according to claim 10, characterized by providing a system that operates by catalytic ozonization in which the catalytic reactor (6), is configured as a tank (15) that receives the assembly of catalytic reactor subunits (6 ') that are arranged in series.

12. “SYSTEMS FOR THE TREATMENT OF EFFLUENTS THROUGH THE USE OF CATALYSTS CONTAINED BY CERAMIC OR METAL SUPPORTS WITH NANO PARTICLES”, according to claim 10, characterized by providing for a system in which it operates by catalytic ozonation in which the catalytic reactor subunits (6 ') are arranged in parallel.

13. “SYSTEMS FOR THE TREATMENT OF EFFLUENTS THROUGH THE USE OF CATALYSTS CONSTITUTED BY CERAMIC OR METALLIC SUPPORTS WITH NANO PARTICLES”, according to claim 10, characterized by operating by photocatalytic process and having a UV radiation source (19) arranged in the catalytic reactor (6), which also has a configuration similar to that of a closed tank (15); the catalytic reactor (6) incorporated in the treatment system the sources of UV radiation (19) that are arranged in an interspersed manner with catalyst units (2), thus forming a set through which the effluent to be treated is forced to pass.

14. "SYSTEMS FOR THE TREATMENT OF EFFLUENTS THROUGH THE USE OF CATALYSTS CONSTITUTED BY CERAMIC OR METALLIC SUPPORTS WITH NANO PARTICLES", according to claim 10, characterized by providing a system for treating effluents that obtains the elimination of solid residues through washing preliminary exhaust gases, and such system provides for the use of booster water (20) stored in a reservoir (21); an ozone generator (13) that through a mixer (14) applies the ozone charge to the boiling water (20), which is recirculated through the pump (12); a booster pump (22) circulates the booster water (20) to a gas exhaust duct (23), being dispersed by sprayers (24) in counter flow with the gas stream (25); the gas exhaust duct (23) also incorporates catalyst units (2) internally.

15. “SYSTEMS FOR THE TREATMENT OF EFFLUENTS THROUGH THE USE OF CATALYSTS CONTAINED BY CERAMIC OR METALLIC SUPPORTS WITH NANO PARTICLES”, according to claim 10, characterized by providing a catalytic reaction system in which organic gases, mainly those caused by the combustion of gases generated by vehicle engines, and volatile organic compounds (VOCs) originated by industries are subjected to a catalytic reactor (6) that has catalyst units inside (2).