Campo eletromagnetico

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 8693 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

É proposto o tratamento de efluentes reais de usinas de açúcar de beterraba por meio de um processo de eletrocoagulação modificado. Foi utilizado um design inovador de uma célula eletroquímica aprimorada por campo eletromagnético que consiste em um ânodo de rolo de tela tubular e dois cátodos (um cátodo interno e um externo). Diferentes parâmetros foram investigados, incluindo densidade de corrente, concentração de efluente, 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, sob 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 o consumo foi de 3.595 kWh/m3. No entanto, a presença de um campo eletromagnético melhorou nitidamente o consumo de energia e a percentagem de remoção de cor. Numericamente, a aplicação do campo magnético resultou na realização de uma eficiência de remoção de cor de 97,7% utilizando um consumo de energia de 2.569 KWh/m3, o que é considerado uma conquista distinta no processo de tratamento de águas residuais industriais. A forte melhoria na remoção de cor utilizando 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 que mais consome água e produz uma enorme quantidade de águas residuais altamente poluídas. Na indústria moderna de açúcar de beterraba, cerca de 1,53 litros de água são consumidos e cerca de 0,5 m3 são descarregados por tonelada métrica de açúcar de beterraba, operando em circuito quase fechado1. O efluente descartado é caracterizado por elevadas cargas orgânicas e cor intensa. 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 claro 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 devido à degradação do açúcar. Coca et al6 relataram que a cor nessas águas residuárias 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 da melanoidina: C17–18 H26–29 O10 N. Além disso, segundo Davis8, os caramelos são formados pela degradação térmica controlada do açúcar de beterraba (sacarose). São formados pelo aquecimento do xarope de açúcar de beterraba em alta temperatura e pH de 3 a 9. Pela caramelização da sacarose, três grupos principais de produtos são responsáveis ​​pela cor marrom; um produto de desidratação, caramelos (C12H18O9), e dois polímeros (caramelen (C36H50O25) e caramelinas (C125H188O80)).

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