Campo eletromagnetico

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 8693 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Propõe-se o tratamento de efluente de usina de açúcar de beterraba real por um processo de eletrocoagulação modificado. Foi usado um design inovador de uma célula eletroquímica aprimorada por campo eletromagnético, composta por um ânodo de rolo de tela tubular e dois cátodos (um cátodo interno e outro externo). Diferentes parâmetros foram investigados, incluindo densidade de corrente, concentração de efluentes, concentração de NaCl, rpm, número de camadas de tela por ânodo e o efeito da adição e direção de um campo eletromagnético. Os resultados mostraram que, nas condições ótimas, densidade de corrente de 3,13 A/m2, duas telas por ânodo, concentração de NaCl de 12 g/l e velocidade de rotação de 120 rpm, o percentual de remoção de cor foi de 85,5% e a energia elétrica consumo foi de 3.595 kWh/m3. No entanto, a presença de um campo eletromagnético aumentou distintamente o consumo de energia e a porcentagem de remoção de cor. Numericamente, a aplicação do campo magnético resultou em uma eficiência de remoção de cor de 97,7% usando um consumo de energia de 2.569 KWh/m3, o que é considerado uma conquista distinta no processo de tratamento de efluentes industriais. O forte aprimoramento na remoção de cor usando um baixo consumo de energia reduziu significativamente o custo do tratamento necessário; o custo estimado do tratamento foi de 0,00017 $/h.m2. Este projeto provou ser promissor para o tratamento contínuo de efluentes industriais de açúcar de beterraba e ser um concorrente das técnicas atualmente disponíveis.

A indústria açucareira é um dos processos mais intensivos em água que produz uma enorme quantidade de águas residuais altamente poluídas. Na moderna indústria de açúcar de beterraba, cerca de 1,53 de água é consumida e cerca de 0,5 m3 é descarregada por tonelada métrica de açúcar de beterraba operando em um circuito quase fechado1. As águas residuais descarregadas são caracterizadas por altas cargas orgânicas e cores intensas. O nível típico de DBO5 em águas residuais de beterraba está na faixa de 4.000 a 7.000 mg/L, enquanto o DQO pode atingir de 8.000 a 10.000 mg/l2,3. Além da matéria orgânica e da cor, as águas residuais da indústria da beterraba contêm pragas, pesticidas e patógenos. A cor do efluente varia entre amarelo pálido e marrom4,5. Os materiais corantes são compostos solúveis e representam um dos poluentes ambientais mais perigosos na indústria açucareira. Os compostos coloridos são polímeros com diferentes pesos moleculares, estruturas e propriedades. Esses compostos são formados no processo por causa da degradação do açúcar. Coca et al6 relataram que a cor nesses efluentes é produzida principalmente por dois grupos: melanoidina e caramelos. A composição dos melanóides depende das condições de reação; principalmente temperatura, tempo de aquecimento, pH e natureza dos reagentes6,7. Pant, D. e A. Adholeya7 sugeriram a seguinte fórmula empírica de melanoidina: C17–18 H26–29 O10 N. Além disso, segundo Davis8, os caramelos são formados pela degradação térmica controlada do açúcar de beterraba (sacarose). Eles são formados devido ao aquecimento do xarope de açúcar de beterraba em alta temperatura e pH de 3 a 9. Pela caramelização da sacarose, três principais grupos de produtos são responsáveis ​​pela cor marrom; um produto de desidratação, caramelanos (C12H18O9) e dois polímeros (caramelen (C36H50O25) e caramelinas (C125H188O80)).

No geral, os processos avançados de tratamento de efluentes industriais podem conter adsorção, fotodegradação, oxidação eletroquímica, oxidação Fenton, troca iônica e separação biológica e por membrana9. As técnicas eletroquímicas, como oxidação eletroquímica, coagulação eletroquímica e flotação eletroquímica, são amplamente utilizadas para tratar efluentes orgânicos coloridos fortemente poluídos10,11,12 incluindo efluentes de usinas de açúcar13,14,15,16,17. Ao contrário dos processos convencionais de coagulação, a eletrocoagulação (EC) tem o mérito de gerar coagulantes localmente. Alumínio e ferro são usados ​​exclusivamente como materiais de ânodo no processo EC.