COD removal from sucrose solution using hydrodynamic cavitation and hydrogen peroxide: a comparison between Venturi device and orifice plate

AUTOR(ES)
FONTE

RBRH

DATA DE PUBLICAÇÃO

28/02/2019

RESUMO

RESUMO O objetivo deste estudo foi comparar a eficiência de remoção de DQO de um Venturi e de uma placa de orifício. Adicionalmente, a otimização da pressão de entrada dos dispositivos, o estudo da cinética da degradação, e o efeito sinérgico resultante da combinação da cavitação e H2O2 foram realizados. Um aparato experimental em escala laboratorial foi construído para atingir esses objetivos. Uma solução de sacarose e um efluente real de uma indústria de refrigerante, a base de sacarose, foram tratados. Os resultados mostraram que o Venturi atingiu 90% de remoção de DQO em apenas em três minutos de tratamento, com a pressão de 4,0 bar e proporção molar de sacarose: peróxido de 1:20. Enquanto que, para placa de orifício, uma eficiência de 90% foi atingida em 9 min, na pressão de 2,0 bar. A ordem de reação da cinética de degradação foi igual a 3,5, com exceção da maior pressão de entrada do Venturi (7,3 bar) na qual ocorreu coalescência das cavidades e a redução na velocidade de degradação. O coeficiente sinérgico (Sc) foi igual a 185,20, mostrando que o processo híbrido (HC + H2O2) é muito mais eficiente do que a cavitação isolada. A elevada concentração de DQO do efluente da indústria de refrigerante (2.512,8 mg L-1) foi degradada no Venturi com eficiência de 72%, sob uma pressão de entrada de 4,0 bar e baixa proporção (sacarose: peróxido de 1:10). O sistema de cavitação com dispositivo Venturi tem grande potencial para remover elevadas concentrações de matéria orgânica em um curto período de tratamento.ABSTRACT The aim of the current study is to compare the chemical oxygen demand (COD) removal efficiency of a Venturi device to that of an orifice plate. The inlet pressure in the devices was optimized and the degradation kinetics was analyzed. In addition, the synergistic effect resulting from the combination between cavitation and H2O2 was investigated. An experimental apparatus was built to achieve these goals. A sucrose solution and an effluent from a sucrose-based soft drink industry were treated. Results showed that the Venturi device recorded 90% COD removal efficiency after three treatment minutes. On the other hand, the orifice plate recorded 90% COD removal efficiency after 9 min. The degradation kinetics-reaction order was 3.5, except for the highest Venturi inlet pressure (7.3 bar), which led to coalescence of cavities and to reduced degradation rate. The synergistic coefficient (Sc) was 185.20 and showed that the hybrid process (HC + H2O2) was much more efficient than the cavitation process applied alone. The high COD concentration in the effluent generated by the soft drink industry (2,512.8 mg L-1) was significantly decreased by 72%. The combined use of cavitation and Venturi has significant potential to remove high organic matter concentrations in short treatment periods.

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