BRPI0405915B1 - CATALYTIC PROCESS FOR DESTRUCTION OF CONTAMINANTS IN WATER USING HYDROGEN PEROXIDE AND HYPEROGENIC CATALYST - Google Patents

CATALYTIC PROCESS FOR DESTRUCTION OF CONTAMINANTS IN WATER USING HYDROGEN PEROXIDE AND HYPEROGENIC CATALYST Download PDF

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"PROCESSO CATALÍTICO PARA A DESTRUIÇÃO DE"CATALYTIC PROCESS FOR THE DESTRUCTION OF

CONTAMINANTES EM ÁGUA UTILIZANDO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO E CATALISADOR HETEROGÊNEO" A presente invenção refere-se a um processo de tratamento de águas contendo contaminantes orgânicos que utiliza um catalisador heterogêneo à base de óxidos e hidróxidos de ferro suportados em carvão mineral betuminoso, que catalisa a decomposição do peróxido de hidrogênio, gerando radicais livres que oxidam não seletivamente os contaminantes orgânicos dissolvidos. O catalisador trata-se de um processo que utiliza um sólido que catalisa a decomposição de peróxido de hidrogênio, produzindo radicais hidroxil e hidroperoxil altamente oxidantes e que são os responsáveis pela destruição de compostos orgânicos presentes em águas.WATER CONTAMINANTS USING HYDROGEN PEROXIDE AND HYPEROGENIC CATALYST "This invention relates to a water treatment process containing organic contaminants using a heterogeneous iron oxide and hydroxide catalyst based on bituminous coal, which catalyzes decomposition. hydrogen peroxide, generating free radicals that do not selectively oxidize dissolved organic contaminants.The catalyst is a process that utilizes a solid that catalyzes the decomposition of hydrogen peroxide, producing highly oxidizing hydroxyl and hydroperoxyl radicals that are responsible for by the destruction of organic compounds present in waters.

Inúmeros são os processos de tratamento de efluentes líquidos, biológicos ou físico-químicos. Entretanto, alguns efluentes contêm compostos de difícil degradação e assim, nem sempre é possível alcançar o nível de depuração exigido pela legislação ambiental através dos processos convencionais. Soluções alternativas ao tratamento convencional de Iodos ativados e coagulação/decantação têm sido pesquisadas, incluindo a adsorção em carvão ativado, o tratamento eletroquímico, a ozonização e os processos oxidativos avançados. Os processos oxidativos avançados (POA's) são correntemente utilizados para destruição de poluentes orgânicos e são baseados na geração de radicais hidroxil que são altamente oxidantes e podem destruir rápida e não-seletivamente inúmeros compostos.There are numerous processes for treating liquid, biological or physicochemical effluents. However, some effluents contain compounds that are difficult to degrade and thus it is not always possible to achieve the level of purification required by environmental legislation through conventional processes. Alternative solutions to conventional activated sludge treatment and coagulation / decantation have been researched, including activated carbon adsorption, electrochemical treatment, ozonation and advanced oxidative processes. Advanced oxidative processes (POA's) are currently used for the destruction of organic pollutants and are based on the generation of hydroxyl radicals that are highly oxidizing and can rapidly and non-selectively destroy numerous compounds.

Dentre os vários processos avançados de oxidação, encontra-se o clássico processo Fenton que se baseia na geração de radicais hidroxil a partir da decomposição de peróxido de hidrogênio catalisada por íons ferroso (Fe+2), em condições ácidas, conforme a equação 1 a seguir. Este processo tem sido empregado com sucesso no tratamento de muitos tipos de águas residuárias industriais.Among the many advanced oxidation processes is the classic Fenton process, which is based on the generation of hydroxyl radicals from ferrous ion catalyzed decomposition of hydrogen peroxide (Fe + 2) under acidic conditions according to equation 1 to follow. This process has been successfully employed in the treatment of many types of industrial wastewater.

(D O processo Fenton clássico tem demonstrado ser uma alternativa técnica e economicamente viável para o tratamento de efluentes industriais. Entretanto, possui os inconvenientes de ser limitado pela faixa de pH (2-4) e de gerar grande volume de lodo na etapa de coagulação após a oxidação.(The classic Fenton process has been shown to be a technically and economically viable alternative for the treatment of industrial effluents. However, it has the drawbacks of being limited by the pH range (2-4) and of generating large sludge volume in the coagulation step after the oxidation.

Através do desenvolvimento de um catalisador heterogêneo para decompor peróxido de hidrogênio e produzir radicais hidroxil, ou seja, um processo Fenton heterogêneo, os inconvenientes acima citados podem ser transpostos e o processo pode ser realizado em reator de leito fixo e eliminar a etapa de coagulação, reduzindo assim a quantidade de lodo químico gerado. A presente invenção refere-se a um processo consistente no contato da água a ser tratada com o catalisador heterogêneo e pela adição de peróxido de hidrogênio. O catalisador heterogêneo é um compósito à base de óxidos e hidróxidos de ferro suportados em carvão mineral betuminoso, que é ativo para decompor peróxido de hidrogênio e gerar radicais livres oxidantes, que então decompõem compostos orgânicos dissolvidos em águas.Through the development of a heterogeneous catalyst to decompose hydrogen peroxide and produce hydroxyl radicals, ie a heterogeneous Fenton process, the above mentioned drawbacks can be overcome and the process can be performed in fixed bed reactor and eliminate the coagulation step, thus reducing the amount of chemical sludge generated. The present invention relates to a process consisting of contacting the water to be treated with the heterogeneous catalyst and the addition of hydrogen peroxide. The heterogeneous catalyst is a composite based on bituminous coal oxides and hydroxides of iron, which is active to decompose hydrogen peroxide and generate oxidizing free radicals, which then decompose organic compounds dissolved in water.

Esse processo apresenta algumas vantagens quando comparado a outros criados para o tratamento de águas contendo contaminantes orgânicos. Entre as principais vantagens: a alta estabilidade química e física do catalisador, apresentando grande resistência à dissolução quando exposto às condições ácidas ou alcalinas; alta atividade química para decompor catalítica mente peróxido de hidrogênio e gerar radicais livres oxidantes, que são capazes de oxidar não seletivamente inúmeros compostos orgânicos; o baixo custo operacional do tratamento; a produção de água tratada de ótima qualidade. O catalisador é preparado pelo contato de uma solução aquosa contendo 10 a 150 g/L de íons ferro e 1 a 50 g/L de íons alumínio com um carvão mineral betuminoso por um período de 1 a 24 horas, seguido pela adição de um agente alcalinizante até pH na faixa de 2 a 10. A superfície do carvão mineral betuminoso deve ter caráter neutro, para apresentar elevada afinidade para adsorção de íons ferro e alumínio, com posterior precipitação de hidróxidos de ferro e alumínio, os quais ficam retidos nos poros e na superfície rugosa do suporte. Após a neutralização, a mistura deve ser seca em temperatura na faixa de 150 até 250°C. O compósito pode ser utilizado como meio filtrante granular. O carvão mineral betuminoso utilizado como suporte é utilizado na forma de partículas com tamanho entre 0,1 e 2,0 mm, e área superficial específica de pelo menos 2,0 m2/g. O ponto de carga zero do carvão suporte deve ser próximo da neutralidade, no intervalo de 5,5 a 8,5. Nessas condições, o carvão betuminoso utilizado como suporte tem elevada afinidade química com íons ferro em solução aquosa. As características químicas superficiais do carvão mineral utilizado como suporte, conferem a este material uma superfície aproximadamente neutra, resultando em atividade catalítica para a oxidação de ferro e elevada capacidade de adsorção de íons ferro. O compósito é produzido como um material consistindo de óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio insolúveis suportados em carvão mineral betuminoso. O processo para sua produção se dá por meio de sucessivas etapas: (A) Imersão do carvão com solução aquosa contendo íons ferro e alumínio (B) Adsorção; (C) Neutralização; (D) Secagem.This process has some advantages when compared to others created for the treatment of waters containing organic contaminants. Among the main advantages: the high chemical and physical stability of the catalyst, presenting great resistance to dissolution when exposed to acid or alkaline conditions; high chemical activity to catalytically decompose hydrogen peroxide and generate oxidizing free radicals, which are capable of non-selectively oxidizing numerous organic compounds; the low operating cost of treatment; the production of high quality treated water. The catalyst is prepared by contacting an aqueous solution containing 10 to 150 g / l of iron ions and 1 to 50 g / l of aluminum ions with a bituminous coal for a period of 1 to 24 hours, followed by the addition of an agent. alkalinizing up to pH 2 to 10. The surface of bituminous coal must be neutral, to present high affinity for adsorption of iron and aluminum ions, with subsequent precipitation of iron and aluminum hydroxides, which are retained in the pores and on the rough surface of the holder. After neutralization, the mixture must be dried at a temperature in the range 150 to 250 ° C. The composite can be used as a granular filter medium. Bituminous coal used as support is used in the form of particles with a size between 0.1 and 2.0 mm and a specific surface area of at least 2.0 m2 / g. The zero load point of the supporting coal shall be close to neutral within the range 5.5 to 8.5. Under these conditions, the bituminous coal used as support has a high chemical affinity for iron ions in aqueous solution. The surface chemical characteristics of the mineral coal used as support give this material an approximately neutral surface, resulting in catalytic activity for iron oxidation and high adsorption capacity of iron ions. The composite is produced as a material consisting of insoluble iron and aluminum oxides and hydroxides supported on bituminous coal. The process for its production takes place through successive steps: (A) Immersion of coal with aqueous solution containing iron and aluminum ions (B) Adsorption; (C) Neutralization; (D) Drying.

Inicialmente, faz-se a imersão (A) do carvão mineral numa solução aquosa de sulfato férrico aluminoso, ou na drenagem ácida de mina de carvão, contendo de 10 a 150 g/L de íons ferro e de 1 a 50 g/L de íons alumínio. Como a superfície do carvão é aproximadamente neutra, o mesmo tem elevada afinidade para adsorção tanto de íons ferro quanto de íons alumínio, estes são retidos na superfície e finalmente precipitam formando uma fina cobertura de íons hidratados.Initially, the coal (A) is immersed in an aqueous solution of ferric aluminous sulfate, or in the acid mine drainage, containing from 10 to 150 g / l of iron ions and from 1 to 50 g / l of Aluminum ions. As the surface of the coal is approximately neutral, it has high affinity for adsorption of both iron and aluminum ions, which are retained on the surface and finally precipitate forming a thin coating of hydrated ions.

Após uma etapa de adsorção (B), que pode durar de 1 a 24 horas, dependendo da concentração de íons ferro na solução aquosa, segue-se a etapa de neutralização (C) pela adição de um álcali, como NaOH, KOH, Na2C03 ou NaHC03. A quantidade de íons OH' adicionados deve ser suficiente para que o pH do meio esteja no intervalo 2 a 11, preferencialmente com a relação molar entre as concentrações de íons OH' e íons ferro igual a 2,5 a 2,8. Durante a neutralização da solução, ocorre a precipitação de óxidos hidratados e hidróxidos de ferro e alumínio na superfície do carvão, formando um compósito de óxidos de ferro, óxidos de alumínio e carvão mineral betuminoso. A formação de óxidos de ferro sólidos requer a hidrólise do cátion hexa-aquoso (Fe(H20)63+), conforme as reações 2 e 3. (2) (3) Na seqüência tem-se a etapa de secagem (D), após a qual o compósito pode ser novamente imerso em soluções contendo íons ferro e a suspensão novamente neutralizada com álcali, para realizar coberturas em camadas sucessivas.Following an adsorption step (B), which may last from 1 to 24 hours, depending on the concentration of iron ions in the aqueous solution, the neutralization step (C) is followed by the addition of an alkali such as NaOH, KOH, Na2CO3. or NaHCO3. The amount of OH 'ions added should be sufficient for the pH of the medium to be in the range 2 to 11, preferably with the molar ratio between the concentrations of OH' and iron ions equal to 2.5 to 2.8. During neutralization of the solution, hydrated oxides and iron and aluminum hydroxides precipitate on the surface of the coal, forming a composite of iron oxides, aluminum oxides and bituminous coal. The formation of solid iron oxides requires the hydrolysis of hexa-aqueous cation (Fe (H20) 63+) according to reactions 2 and 3. (2) (3) Following is the drying step (D), after which the composite can again be immersed in solutions containing iron ions and the suspension again neutralized with alkali to perform successive layer coatings.

Os cátions trivalentes de alumínio, também presentes na solução aquosa, são adsorvidos sobre os óxidos de ferro que estão precipitando sobre o carvão e nos sítios ativos ácidos presentes no carvão mineral. A reação com os óxidos hidróxidos de ferro esta descrita na reação 4. (4) Nessa reação, os íons Al3+ apresentam grande afinidade com a superfície da goetita e lepidocrocita (γ FeOOH), respectiva mente, sendo que o complexo =FeOAIOH+ tem maior estabilidade do que o complexo =FeOAI(OH)2. A etapa de secagem (D) deve ocorrer a temperaturas na faixa de 150 a 250°C até a secagem completa, de modo a permitir uma forte aderência da cobertura de óxidos de ferro e alumínio e evitar a oxidação do carvão. A concentração de Fe203 nos compósitos situa-se no intervalo 0,1 a 3,0% (m/m), e a concentração de Al203 situa-se no intervalo 0,1 a 0,5% (m/m), isto depende principalmente das quantidades de íons ferro e alumínio presentes na solução aquosa, e do pH de precipitação.Trivalent aluminum cations, also present in the aqueous solution, are adsorbed on the iron oxides that are precipitating on the coal and on the acidic active sites present on the coal. The reaction with iron hydroxide oxides is described in reaction 4. (4) In this reaction, Al3 + ions have a strong affinity with the surface of goethite and lepidocrocyte (γ FeOOH), respectively, and the complex = FeOAIOH + has greater stability. than the complex = FeOAI (OH) 2. The drying step (D) should occur at temperatures in the range of 150 to 250 ° C until complete drying to allow strong adherence of the iron and aluminum oxide coating and to prevent coal oxidation. Fe203 concentration in composites is in the range 0.1 to 3.0% (w / w), and Al203 concentration in the range 0.1 to 0.5% (w / w), ie depends mainly on the amounts of iron and aluminum ions present in the aqueous solution, and on the precipitation pH.

As características médias do compósito são mostradas na Tabela 1.The average characteristics of the composite are shown in Table 1.

Tabela 1 - Caracterização físico-química dos compósitos Análise Unidade Valor Norma Umidade % em massa 1,45 ± 0,50 NBR 14234 Tamanho efetivo mm 0,80 ± 0,10 NBR 14234 Coeficiente de - 1,65 ± 0,20 NBR 14234 uniformidade Massa específica g/cm3 1,03 ± 0,05 MB 3413 aparente Massa específica real g/cm3 1,86 ± 0,10 NBR 14234 Área superficial BET m2/g 4,1 ± 0,50 Adsorção de N2 a 77KTable 1 - Physicochemical characterization of composites Analysis Unit Value Standard Humidity% in mass 1.45 ± 0.50 NBR 14234 Effective size mm 0.80 ± 0.10 NBR 14234 Coefficient of - 1.65 ± 0.20 NBR 14234 uniformity Specific mass g / cm3 1.03 ± 0.05 MB 3413 Apparent Actual specific mass g / cm3 1.86 ± 0.10 NBR 14234 Surface area BET m2 / g 4.1 ± 0.50 N2 adsorption at 77K

Solubilidade em HCI % em massa 2,81 ± 0,25 NBR 14234 Solubilidade em NaOH % em massa 0,57 ± 0,10 NBR 14234 Acidez total mEq.g/m2 3,37 ± 0,50 Salame &Solubility in HCl Mass% 2.81 ± 0.25 NBR 14234 Solubility in NaOH Mass% 0.57 ± 0.10 NBR 14234 Total Acidity mEq.g / m2 3.37 ± 0.50 Salami &

Bandosz, 2003a Basicidade total mEq.g/m2 9,85 + 0,50 Salame &Bandosz, 2003a Total Basicity mEq.g / m2 9.85 + 0.50 Salami &

Bandosz, 2003a a) Salame II and Bandosz TJ, Role of the surface chemistry in adsorption of phenol on activated carbons, Journal of Colloid and Interface Science, 264(2), 307-312 (2003)) O processo Fenton heterogêneo catalisado por óxidos minerais é um processo oxidativo no qual a destruição dos contaminantes é alcançada pelo uso de peróxido de hidrogênio na presença de óxido de Ferro insolúvel. Este processo possui a vantagem de não requerer controle rígido de pH, sendo efetivo na faixa de pH de 3 a 8. A formação de radiciais livres altamente oxidantes através da decomposição catalítica do peróxido de hidrogênio utilizando o compósito Fe203/carvão pode ser representada pelas reações 5 a 7. (5) (6) (7) A destruição dos compostos orgânicos dissolvidos na água ocorre através da reação com os radicais OH* ou OOH* (Equações 8 a 10). (8) (9) (10) A decomposição catalítica do peróxido de hidrogênio com metais ou óxidos metálicos pode ser descrita pelo mecanismo de Langmuir-Hinshelwood (L-H) e pode ser representado pela equação 11. (11) Em que Sr é a concentração total de sítios, [H2O2] é a concentração de peróxido de hidrogênio; k e K são as constantes de velocidade e de equilíbrio, respectivamente. Os valores das constantes k e K em diferentes pH's são mostrados na Tabela 2. A velocidade de decomposição do peróxido de hidrogênio é aproximadamente independente do pH, indicando a flexibilidade do processo de tratamento proposto.Bandosz, 2003a a) Salami II and Bandosz TJ, Role of surface chemistry in adsorption of phenol on activated carbons, Journal of Colloid and Interface Science, 264 (2), 307-312 (2003)) The oxide-catalyzed heterogeneous Fenton process Minerals is an oxidative process in which the destruction of contaminants is achieved by the use of hydrogen peroxide in the presence of insoluble iron oxide. This process has the advantage of not requiring strict pH control and is effective in the pH range from 3 to 8. The formation of highly oxidizing free radicals through catalytic decomposition of hydrogen peroxide using Fe203 / coal composite can be represented by the reactions. 5 to 7. (5) (6) (7) The destruction of dissolved organic compounds in water occurs by reaction with the OH * or OOH * radicals (Equations 8 to 10). (8) (9) (10) Catalytic decomposition of hydrogen peroxide with metals or metal oxides can be described by the Langmuir-Hinshelwood (LH) mechanism and can be represented by equation 11. (11) Where Sr is the concentration total sites, [H2O2] is the hydrogen peroxide concentration; k and K are the velocity and equilibrium constants, respectively. The values of the constants k and K at different pH's are shown in Table 2. The decomposition rate of hydrogen peroxide is approximately pH independent, indicating the flexibility of the proposed treatment process.

Tabela 2- Parâmetros keKdo modelo L-H. O tratamento de águas contendo contaminantes orgânicos pode ocorrer tanto num reator de leito fixo contendo o catalisador, como pelo contato em reator agitado contínuo ou descontínuo.Table 2- Parameters keK of model L-H. Treatment of waters containing organic contaminants may occur either in a fixed bed reactor containing the catalyst or by contact in a continuous or batch stirred reactor.

Na operação em reatores agitados, a água contaminada e peróxido de hidrogênio são adicionados a um tanque, sendo que a concentração de peróxido de hidrogênio deve ser ajustada dependendo da concentração de contaminantes orgânicos, na razão [H202]:Demanda química de oxigênio na faixa de 0,1 a 10, preferencialmente 1,0. A dosagem de catalisador a ser utilizada situa-se na faixa de 10 a 300 g/L, dependendo da concentração de contaminantes orgânicos dissolvidos na água a ser tratada. 0 tempo de contato deve ser de pelo menos 10 minutos, preferencialmente 1 hora. A velocidade de decomposição de um efluente de industrial têxtil pelo PROCESSO CATALÍTICO PARA A DESTRUIÇÃO DE CONTAMINANTES EM ÁGUA UTILIZANDO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO E CATALISADOR HETEROGÊNEO, utilizando a dosagem de catalisador de 300 g/L em pH 3,0 é demonstrada no GRÁFICO 1. A concentração de ferro na fase aquosa foi medida durante a reação e os resultados mostraram que não há lixiviação do ferro, indicando a não existência de uma oxidação Fenton homogênea. A reação pode ser dividida em duas etapas: uma primeira etapa rápida seguida de uma etapa lenta que é atribuída à existência da rápida reação de decomposição do peróxido de hidrogênio para produzir uma grande quantidade de radicais hidroxii. Os radicais hidroxil produzidos podem reagir rapidamente com a matéria orgânica. O ferro oxidado na superfície do catalisador produzido no primeiro estágio reage com peróxido de hidrogênio para produzir radicais hidroperoxil e regenerar o catalisador na superfície do sólido. Como os radicais hidroperoxil são menos oxidativos que o radical hidroxil, segue-se uma segunda lenta. O GRÁFICO 1 representa a velocidade de degradação do efluente têxtil pelo PROCESSO CATALÍTICO PARA A DESTRUIÇÃO DE CONTAMINANTES EM ÁGUA UTILIZANDO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO E CATALISADOR HETEROGÊNEO, referindo- se a dosagem de catalisador= 300 g/L; [H202]= 500 mg/L; pH= 3,0. A cinética de desaparecimento de peróxido de hidrogênio também foi avaliada durante a degradação do efluente e os resultados são mostrados no GRÁFICO 2 em que a cinética de decomposição de peróxido de hidrogênio pelo pelo PROCESSO CATALÍTICO PARA A DESTRUIÇÃO DE CONTAMINANTES EM ÁGUA UTILIZANDO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO E CATALISADOR HETEROGÊNEO é representada pela dosagem= 300 g/L; [H202]= 500 mg/L e pH= 3.0. A velocidade de formação de radicais hidroxil (OH*) depende da concentração de peróxido de hidrogênio e a etapa controladora seria a reação superficial entre o peróxido de hidrogênio adsorvido na superfície do catalisador e os óxidos/hidróxidos de ferro. Aumentando a dosagem de catalisador, a eficiência do processo aumenta, devido a maior quantidade de sítios catalítica mente ativos para a decomposição do peróxido de hidrogênio, como mostrado no GRÁFICO 3, em que aponta o efeito da dosagem de catalisador na remoção de DQO pelo PROCESSOIn operation in agitated reactors, contaminated water and hydrogen peroxide are added to a tank, and the hydrogen peroxide concentration should be adjusted depending on the concentration of organic contaminants at the ratio [H202]: Chemical oxygen demand in the range 0.1 to 10, preferably 1.0. The dosage of catalyst to be used is in the range of 10 to 300 g / l, depending on the concentration of dissolved organic contaminants in the water to be treated. The contact time should be at least 10 minutes, preferably 1 hour. The decomposition rate of a textile industrial effluent by the CATALYTIC PROCESS FOR WATER CONTAMINANT DESTRUCTION USING HYDROGEN PEROXIDE AND HETEROGENE CATALYZER, using the catalyst dosage of 300 g / l at pH 3.0 is shown in FIGURE 1. A Iron concentration in the aqueous phase was measured during the reaction and the results showed no iron leaching, indicating no homogeneous Fenton oxidation. The reaction can be divided into two steps: a fast first step followed by a slow one that is attributed to the rapid decomposition reaction of hydrogen peroxide to produce a large amount of hydroxy radicals. The hydroxyl radicals produced can react quickly with organic matter. Oxidized iron on the catalyst surface produced in the first stage reacts with hydrogen peroxide to produce hydroperoxyl radicals and regenerate the catalyst on the solid surface. Since hydroperoxyl radicals are less oxidative than hydroxyl radical, a second slow follows. GRAPH 1 represents the rate of degradation of the textile effluent by the CATALYTIC PROCESS FOR DESTRUCTION OF CONTAMINANTS IN WATER USING HYDROGEN PEROXIDE AND HYPEROGENIC CATALYZER, referring to catalyst dosage = 300 g / L; [H2 O] = 500 mg / L; pH = 3.0. Hydrogen peroxide disappearance kinetics were also evaluated during effluent degradation and the results are shown in GRAPH 2 where the hydrogen peroxide decomposition kinetics by the CATALYTIC PROCESS FOR DESTRUCTION OF WATER CONTAMINANTS USING HYDROGEN PEROXIDE AND Heterogeneous catalyst is represented by the dosage = 300 g / l; [H2 O] = 500 mg / L and pH = 3.0. The rate of hydroxyl radical formation (OH *) depends on the hydrogen peroxide concentration and the controlling step would be the surface reaction between the hydrogen peroxide adsorbed on the catalyst surface and the iron oxides / hydroxides. By increasing catalyst dosing, the efficiency of the process increases due to the higher number of catalytically active sites for hydrogen peroxide decomposition, as shown in GRAPH 3, which points out the effect of catalyst dosing on COD removal by PROCESS

CATALÍTICO PARA A DESTRUIÇÃO DE CONTAMINANTES EM ÁGUA UTILIZANDO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO E CATALISADOR HETER0GÊNE0.([H202]inicial= 500 mg/L e pH = 3.0).CATALYTIC FOR DESTRUCTION OF CONTAMINANTS IN WATER USING HYDROGEN PEROXIDE AND HETEROGEN CATALYST (initial [H202] = 500 mg / L and pH = 3.0).

Durante a reação de destruição dos compostos orgânicos, o sítio de reação ( = Fe+3), deve ser regenerado através da equação (9) sendo que a adsorção de peróxido de hidrogênio é muito mais rápida que as demais.During the destruction reaction of organic compounds, the reaction site (= Fe + 3) must be regenerated through equation (9) and the adsorption of hydrogen peroxide is much faster than the others.

O PROCESSO CATALÍTICO PARA A DESTRUIÇÃO DE CONTAMINANTES EM ÁGUA UTILIZANDO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO E CATALISADOR HETEROGÊNEO é praticamente insensível em relação ao pH da água, conforme demosntrado no GRÁFICO 4e 5. O GRÁFICO 4 representa o efeito do pH na remoção de cor através do PROCESSO CATALÍTICO PARA A DESTRUIÇÃO DE CONTAMINANTES EM ÁGUA UTILIZANDO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO E CATALISADOR HETEROGÊNEO (dosagem de catalisador= 300 g/L; [ H202 ]= 500 mg/L; tempo de reação= 1 h). O GRÁFICO 5 representa o efeito do pH na remoção de compostos aromáticos através do PROCESSO CATALÍTICO PARA A DESTRUIÇÃO DEThe CATALYTIC PROCESS FOR WATER CONTAMINANT DESTRUCTION USING HYDROGEN PEROXIDE AND HYPEROGENIC CATALYST is practically insensitive to water pH, as shown in GRAPH 4 and 5. GRAPH 4 represents the effect of pH on CATALI color removal FOR DESTRUCTION OF CONTAMINANTS IN WATER USING HYDROGEN PEROXIDE AND HETEROGENE CATALYST (catalyst dosage = 300 g / L; [H202] = 500 mg / L; reaction time = 1 h). GRAPH 5 represents the effect of pH on the removal of aromatic compounds through the CATALYTIC PROCESS FOR DESTRUCTION OF

CONTAMINANTES EM ÁGUA UTILIZANDO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO E CATALISADOR HETEROGÊNEO (dosagem de catalisador= 300 g/L; [ H202] inicial— 500 mg/L; tempo de reação= 1 h).WATER CONTAMINANTS USING HYDROGEN PEROXIDE AND Heterogeneous Catalyst (catalyst dosage = 300 g / L; initial [H202] - 500 mg / L; reaction time = 1 h).

O PROCESSO CATALÍTICO PARA A DESTRUIÇÃO DE CONTAMINANTES EMTHE CATALYTIC PROCESS FOR DESTRUCTION OF CONTAMINANTS IN

ÁGUA UTILIZANDO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO E CATALISADOR HETEROGÊNEO pode também ser efetuado em reator de leito fixo contendo o catalisador. Neste caso, o tempo de residência no líquido deve ser superior a 10 minutos. O GRÁFICO 6 demostra a descolorização de um efluente têxtil através do PROCESSO CATALÍTICO PARA A DESTRUIÇÃO DE CONTAMINANTES EM ÁGUA UTILIZANDO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO E CATALISADOR HETEROGÊNEO em reator de leito fixo. Observa-se no GRÁFICO 6, a descolorização do efluente têxtil através do PROCESSO CATALÍTICO PARA A DESTRUIÇÃO DE CONTAMINANTES EM ÁGUA UTILIZANDO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO E CATALISADOR HETEROGÊNEO em leito fixo (pH=3,0; tempo de residência 10 minutos e [DQ0]/[H202] entrada =4:1).WATER USING HYDROGEN PEROXIDE AND Heterogeneous Catalyst can also be performed in a fixed bed reactor containing the catalyst. In this case, the residence time in the liquid should be greater than 10 minutes. GRAPH 6 demonstrates the discoloration of a textile effluent through the CATALYTIC PROCESS FOR DESTRUCTION OF WATER CONTAMINANTS USING HYDROGEN PEROXIDE AND FIXED CATALYZER in a fixed bed reactor. Graph 6 shows the discoloration of the textile effluent through the CATALYTIC PROCESS FOR DESTRUCTION OF WATER CONTAMINANTS USING HYDROGEN PEROXIDE IN FIXED BED (pH = 3.0; residence time 10 minutes and [DQ0] / [H2 O] input = 4: 1).

REIVINDICAÇÕES

PROCESSO CATALÍTICO PARA A DESTRUIÇÃO DE CONTAMINANTES EMCATALYTIC PROCESS FOR DESTRUCTION OF CONTAMINANTS IN

ÁGUA UTILIZANDO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO E CATALISADORWATER USING HYDROGEN PEROXIDE AND CATALYST

HETEROGÊNEOHETEROGENEOUS

Claims (4)

1. “PROCESSO CATALÍTICO PARA A DESTRUIÇÃO DE CONTAMINANTES EM ÁGUA UTILIZANDO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO E CATALISADOR HETEROGÊNEO” caracterizado por constituir-se em um processo de tratamento de águas contendo contaminantes orgânicos que utiliza um catalisador heterogêneo contendo 0,5 a 3,0% de óxidos e hidróxidos de ferro (expresso na forma de Fe203) suportados em carvão mineral betuminoso, que catalisa a decomposição do peróxido de hidrogênio, em condições processuais de contato do meio líquido sob agitação com o sistema catalítico ou através de uma coluna de leito fixo preenchida com o catalisador heterogêneo, por um tempo de residência superior a 10 minutos, e em que o pH da água a ser tratada está na faixa de 3 a 8.1. “CATALYTIC PROCESS FOR WATER CONTAMINANT DESTRUCTION USING HYDROGEN PEROXIDE AND HYPEROGENIC CATALYST” is a water treatment process containing organic contaminants using a heterogeneous catalyst containing 0.5 to 3.0% of iron oxides and hydroxides (expressed as Fe203) supported on bituminous coal, which catalyzes the decomposition of hydrogen peroxide, under procedural conditions of contact of the agitated liquid medium with the catalytic system or through a fixed bed column filled with the heterogeneous catalyst for a residence time of more than 10 minutes, and wherein the pH of the water to be treated is in the range of 3 to 8. 2. “PROCESSO CATALÍTICO PARA A DESTRUIÇÃO DE CONTAMINANTES EM ÁGUA UTILIZANDO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO E CATALISADOR HETEROGÊNEO” de acordo com a reinvindicação 1 caracterizado por o peróxido de hidrogênio ser cataliticamente decomposto sobre o catalisador heterogêneo gerando radicais livres altamente oxidantes que são capazes de oxidar não seletivamente os contaminantes orgânicos dissolvidos.2. "CATALYTIC PROCESS FOR DESTRUCTION OF WATER CONTAMINANTS USING HYDROGEN PEROXIDE AND HYPEROGENIC CATALYST" according to claim 1 characterized in that hydrogen peroxide is catalytically decomposed on the heterogeneous catalyst generating highly oxidizing free radicals selectively dissolved organic contaminants. 3. “PROCESSO CATALÍTICO PARA A DESTRUIÇÃO DE CONTAMINANTES EM ÁGUA UTILIZANDO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO E CATALISADOR HETEROGÊNEO” de acordo com a reinvindicação 3 caracterizado por constituir-se em um catalisador heterogêneo a base de um compósito constituído por óxidos e hidróxidos de ferro imobilizados em carvão mineral adsorvente.3. "CATALYTIC PROCESS FOR DESTRUCTION OF WATER CONTAMINANTS USING HYDROGEN PEROXIDE AND HETEROGENE CATALYST" according to Claim 3, characterized in that it is a heterogeneous catalyst based on a composite made up of immobilized coal oxides and hydroxides. adsorbent mineral. 4. “PROCESSO CATALÍTICO PARA A DESTRUIÇÃO DE CONTAMINANTES EM ÁGUA UTILIZANDO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO E CATALISADOR HETEROGÊNEO” de acordo com a reinvindicação 3 caracterizado por seu catalisador possuir como suporte um carvão mineral betuminoso contendo 30 a 60% de cinzas.4. "CATALYTIC PROCESS FOR DESTRUCTION OF WATER CONTAMINANTS USING HYDROGEN PEROXIDE AND HETEROGENE CATALYST" according to claim 3, characterized in that its catalyst has a bituminous coal containing 30 to 60% ash.
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