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Gestão Ambiental ·
Processos Químicos Industriais
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Aula 2 cópia Mitigação da Carga Poluidora de Indústrias de Processos Químicos Prof Dr Aldo Mitigação da carga poluidora pela a bsorç ão de compostos sulfurosos no sistema de produção de cimento Portland As matériasprimas são o calcário e a argila elas devem conter Ca cálcio Si silício Al alumínio e Fe ferro sob a forma de óxidos CaO óxido de cálcio ou cal virgem SiO 2 óxido de silício ou sílica Fe 2 O 3 trióxido de diferro ou hematita e Al 2 O 3 trióxido de dialumínio ou alumina As matériasprimas calcário e argila são extraídas de minas na maioria dos casos localizadas próximas às fábricas Após a extração esses materiais são triturados e transportados para a fábrica para armazenamento intermediário homogeneização e outras operações preliminares à produção A Fig 1 é o f luxograma simplificado do processo de produção de cimento Portland F ig 1 Processo de produção d e clínquer do cimento P ortland Fig 2 Fluxograma simplificado da corrente de dióxido de enxofre d o sistema do forno rotativo Tab 1 Identificação das correntes do sistema do forno rotativo Para os fornos de produção de clínquer é recomendado manter a emissão entre 170 a 350 mg SO 2 Nm 3 Precipitador CaCO 3 SO 2 CaSO 3 CO 2 Préaquecedores CaCO 3 SO 2 CaSO 3 CO 2 Zona de Calcinação CaO SO 2 CaSO 3 Zona de Queima Na 2 O SO 2 05 O 2 Na 2 SO 4 K 2 O SO 2 05 O 2 K 2 SO 4 CaO SO 2 05 O 2 CaSO 4 A Tab 2 apresenta a taxa de absorção média do anidrido sulfuroso em cada módulo do sistema do forno rotativo Tab 2 Absorção SO 2 nos componentes do sistema do forno rotativo Fonte A Geração de Coque de Petróleo Devido ao Processamento de Petróleos Pesados e o Seu Uso na Produção de Clínquer de Cimento Portland tese de doutorado do Prof Aldo Indústria de galva noplastia eletrodeposição A indústria de galvanoplastia atua em vários segmentos tais como revestimento com metais nobres com metais mais resistentes ao meio em que vai operar etc Fig 1 Figura 1 Cuba eletrolítica da indústria de galvanoplastia Essa indústria gera efluentes gasosos e líquidos ambos arrastando metais pesados O processo desenvolvese em cubas eletrolíticas contendo eletrodos cromo níquel cobre zinco ouro e prata dentre outros que são depositados por corrente elétrica na peça que será trabalhada Os agentes poluidores decorrentes da atividade de galvanoplastia são relacionados à geração de efluentes líquidos e de resíduos sólidos a emissões gasosas e à utilização de metais tóxicos utilizados para revestimento das peças Dentre estes metais existe um grupo situado entre o cobre e o chumbo na tabela periódica dos elementos químicos que são bioacumuláveis ou seja os organismos não são capazes de eliminálos São os chamados metais pesados Os gases gerados são removidos por ventilação local exaustora e lavagem dos gases O lodo oriundo do tratamento de efluentes geralmente é colorido azul verde cor de tijolo branco leitoso marrom acinzentado e seu pH pode atingir valores extremos devendo ser acondicionado e ter destinação adequada Há várias tecnologias para remoção de metais pesados do efluente líquido dessa indústria as mais usuais são membranas e precipitação química com acerto de pH e tornando insolúvel o metal Estudo de caso 1 Os metais obedecem a um pH ótimo de coagulação e precipitação zinco a 85 cobre a 120 e os outros na faixa de 80 e 90 Embora seja importante estudar os efeitos dos metais pesados no organismo humano será analisado apenas o que ocorre com o cobre O cobre é utilizado para revestimentos através da eletrodeposição e também é encontrado no controle de algas em sistemas de tratamento de água Na forma de cloreto sulfato e nitrato são muito solúveis em água diferentemente de quando se apresentam na forma de carbonatos hidróxidos óxidos e sulfetos Os íons de cobre que se encontram a um pH igual ou maior que 70 precipitam na forma de carbonatos e hidróxidos e são removíveis por adsorção ou sedimentação Toxicidade O cobre pode ser altamente tóxico para as plantas e animais aquáticos quando se apresenta em sua forma iônica porém é muito menos tóxico quando limitado à sua forma orgânica Os peixes são muito sensíveis mesmo a baixas concentrações 002 a 008 ppm na água A variação da concentração pode ser letal dependendo da espécie de peixe afetada No homem e nos animais superiores a contaminação é particularmente difícil dada a grande diversificação na tolerância a este metal e pela profunda interaç ão com o metabolismo humano Estudo de caso s 1 O efluente líquido de uma indústria de galvanoplastia apresenta pH 5 e vazão 10 Ls que deverá ser ajustado para pH 8 Para tanto será utilizada uma corrente com pH 10 i dentificar e quantificar as correntes do processo 2 O efluente líquido de um processo de eletrodeposição de cobre com vazão de 10 L s apresenta concentração de 15 mg de cobre L Para atender a legislação ambiental o teor máximo desse metal deve ser de 00 13 mgL CONAMA 357 Aplicando o método da precipitação química utilizando hidróxido de sódio NaOH em escamas identificar e quantificar as correntes do processo dado a Eq 1 em vez de aumentar a diluição CuCl 2 2 NaOH CuOH 2 2 NaCl 1 3 Considerar agora que o efluente tenha cromo 3 Desenvolver o estudo de caso Fonte R emoção de M etais P esados de E fluente de G alvanoplastia por M eio de P recipitação E MEMBRANAS LÍQUIDAS EMULSIONADAS Barbosa THC UFTPR Refinarias de petróleo São equipadas com equipamentos os mais variados como colunas de destilação tanques de armazenamento reatores trocadores de calor caldeiras tubulações e tudo isso agrupados em unidades específicas sujeitas as intempéries e com chuvas produzindo efluentes que por circuitos determinados vão parar na ETDI Fig2 Figura 2 Parte dos componentes de uma refinaria de petróleo Os efluentes deste tipo de indústrias de processos químicos são muito co m plexos e abrangendo várias etapas Eles são realizados nas Estações de Tratamento de Despejos Industriais ETDI O óleo removido é recuperado e volta para o processamento Há efluentes com fenóis nitrogenados metais pesados compostos sulfurados compostos tóxicos etc Considerações complementares A mitigação visa diminuir a ação poluidora de efluentes utilizando process os multidisciplinares como reatores uso de equações químicas aplicação de organismos biológicos balanço de massa e energia dependendo das características do ef l uente Sempre que possível o efluente tratado poderá ser utilizado in natura ou reprocessado gerando subprodutos com diversos usos 1
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Aula 2 cópia Mitigação da Carga Poluidora de Indústrias de Processos Químicos Prof Dr Aldo Mitigação da carga poluidora pela a bsorç ão de compostos sulfurosos no sistema de produção de cimento Portland As matériasprimas são o calcário e a argila elas devem conter Ca cálcio Si silício Al alumínio e Fe ferro sob a forma de óxidos CaO óxido de cálcio ou cal virgem SiO 2 óxido de silício ou sílica Fe 2 O 3 trióxido de diferro ou hematita e Al 2 O 3 trióxido de dialumínio ou alumina As matériasprimas calcário e argila são extraídas de minas na maioria dos casos localizadas próximas às fábricas Após a extração esses materiais são triturados e transportados para a fábrica para armazenamento intermediário homogeneização e outras operações preliminares à produção A Fig 1 é o f luxograma simplificado do processo de produção de cimento Portland F ig 1 Processo de produção d e clínquer do cimento P ortland Fig 2 Fluxograma simplificado da corrente de dióxido de enxofre d o sistema do forno rotativo Tab 1 Identificação das correntes do sistema do forno rotativo Para os fornos de produção de clínquer é recomendado manter a emissão entre 170 a 350 mg SO 2 Nm 3 Precipitador CaCO 3 SO 2 CaSO 3 CO 2 Préaquecedores CaCO 3 SO 2 CaSO 3 CO 2 Zona de Calcinação CaO SO 2 CaSO 3 Zona de Queima Na 2 O SO 2 05 O 2 Na 2 SO 4 K 2 O SO 2 05 O 2 K 2 SO 4 CaO SO 2 05 O 2 CaSO 4 A Tab 2 apresenta a taxa de absorção média do anidrido sulfuroso em cada módulo do sistema do forno rotativo Tab 2 Absorção SO 2 nos componentes do sistema do forno rotativo Fonte A Geração de Coque de Petróleo Devido ao Processamento de Petróleos Pesados e o Seu Uso na Produção de Clínquer de Cimento Portland tese de doutorado do Prof Aldo Indústria de galva noplastia eletrodeposição A indústria de galvanoplastia atua em vários segmentos tais como revestimento com metais nobres com metais mais resistentes ao meio em que vai operar etc Fig 1 Figura 1 Cuba eletrolítica da indústria de galvanoplastia Essa indústria gera efluentes gasosos e líquidos ambos arrastando metais pesados O processo desenvolvese em cubas eletrolíticas contendo eletrodos cromo níquel cobre zinco ouro e prata dentre outros que são depositados por corrente elétrica na peça que será trabalhada Os agentes poluidores decorrentes da atividade de galvanoplastia são relacionados à geração de efluentes líquidos e de resíduos sólidos a emissões gasosas e à utilização de metais tóxicos utilizados para revestimento das peças Dentre estes metais existe um grupo situado entre o cobre e o chumbo na tabela periódica dos elementos químicos que são bioacumuláveis ou seja os organismos não são capazes de eliminálos São os chamados metais pesados Os gases gerados são removidos por ventilação local exaustora e lavagem dos gases O lodo oriundo do tratamento de efluentes geralmente é colorido azul verde cor de tijolo branco leitoso marrom acinzentado e seu pH pode atingir valores extremos devendo ser acondicionado e ter destinação adequada Há várias tecnologias para remoção de metais pesados do efluente líquido dessa indústria as mais usuais são membranas e precipitação química com acerto de pH e tornando insolúvel o metal Estudo de caso 1 Os metais obedecem a um pH ótimo de coagulação e precipitação zinco a 85 cobre a 120 e os outros na faixa de 80 e 90 Embora seja importante estudar os efeitos dos metais pesados no organismo humano será analisado apenas o que ocorre com o cobre O cobre é utilizado para revestimentos através da eletrodeposição e também é encontrado no controle de algas em sistemas de tratamento de água Na forma de cloreto sulfato e nitrato são muito solúveis em água diferentemente de quando se apresentam na forma de carbonatos hidróxidos óxidos e sulfetos Os íons de cobre que se encontram a um pH igual ou maior que 70 precipitam na forma de carbonatos e hidróxidos e são removíveis por adsorção ou sedimentação Toxicidade O cobre pode ser altamente tóxico para as plantas e animais aquáticos quando se apresenta em sua forma iônica porém é muito menos tóxico quando limitado à sua forma orgânica Os peixes são muito sensíveis mesmo a baixas concentrações 002 a 008 ppm na água A variação da concentração pode ser letal dependendo da espécie de peixe afetada No homem e nos animais superiores a contaminação é particularmente difícil dada a grande diversificação na tolerância a este metal e pela profunda interaç ão com o metabolismo humano Estudo de caso s 1 O efluente líquido de uma indústria de galvanoplastia apresenta pH 5 e vazão 10 Ls que deverá ser ajustado para pH 8 Para tanto será utilizada uma corrente com pH 10 i dentificar e quantificar as correntes do processo 2 O efluente líquido de um processo de eletrodeposição de cobre com vazão de 10 L s apresenta concentração de 15 mg de cobre L Para atender a legislação ambiental o teor máximo desse metal deve ser de 00 13 mgL CONAMA 357 Aplicando o método da precipitação química utilizando hidróxido de sódio NaOH em escamas identificar e quantificar as correntes do processo dado a Eq 1 em vez de aumentar a diluição CuCl 2 2 NaOH CuOH 2 2 NaCl 1 3 Considerar agora que o efluente tenha cromo 3 Desenvolver o estudo de caso Fonte R emoção de M etais P esados de E fluente de G alvanoplastia por M eio de P recipitação E MEMBRANAS LÍQUIDAS EMULSIONADAS Barbosa THC UFTPR Refinarias de petróleo São equipadas com equipamentos os mais variados como colunas de destilação tanques de armazenamento reatores trocadores de calor caldeiras tubulações e tudo isso agrupados em unidades específicas sujeitas as intempéries e com chuvas produzindo efluentes que por circuitos determinados vão parar na ETDI Fig2 Figura 2 Parte dos componentes de uma refinaria de petróleo Os efluentes deste tipo de indústrias de processos químicos são muito co m plexos e abrangendo várias etapas Eles são realizados nas Estações de Tratamento de Despejos Industriais ETDI O óleo removido é recuperado e volta para o processamento Há efluentes com fenóis nitrogenados metais pesados compostos sulfurados compostos tóxicos etc Considerações complementares A mitigação visa diminuir a ação poluidora de efluentes utilizando process os multidisciplinares como reatores uso de equações químicas aplicação de organismos biológicos balanço de massa e energia dependendo das características do ef l uente Sempre que possível o efluente tratado poderá ser utilizado in natura ou reprocessado gerando subprodutos com diversos usos 1