MODELAGEM E OTIMIZAÇÃO DO TRATAMENTO INDUSTRIAL DE EFLUENTE FENÓLICO POR PROCESSO FENTON HOMOGÊNEO: Redes Neurais Artificias e Planejamento de Experimentos
Este trabalho teve por objetivo encontrar os melhores parâmetros e condições operacionais para melhorar e otimizar o processo Fenton homogêneo utilizado no tratamento de efluente fenólico de uma indústria química. O fenol é um composto orgânico da classe dos aromáticos extremamente perigoso, corrosivo e com alto poder de toxicidade para os sistemas biológicos. Ao caracterizar o efluente verificou-se que há uma grande variabilidade na concentração de fenol (de 60 ppm a 3000 ppm), o que justifica o uso de um dos Processos Oxidativos Avançados (POAs) para tratamento de mineralização do fenol, nesse caso o processo adotado pela empresa é o Fenton homogêneo, o qual envolve a formação de radicais hidroxila (•OH), com alto poder de oxidação da matéria orgânica, proveniente do H2O2, catalisado por Fe2+ em meio ácido. O trabalho teve início com a criação de um banco de dados, onde foi mapeado o processo de tratamento com os dados referente a concentração inicial de fenol, as quantidades de reagentes (sulfato ferroso e peróxido de hidrogênio) e a concentração final de fenol. Realizou-se a modelagem do processo por Redes Neurais Artificiais (RNA), com a utilização do software MATLAB, para determinar a melhor relação [Fe+2]:[H2O2] a ser utilizada na mineralização do fenol. Com 32 neurônios na camada oculta em 303 iterações, a razão estequiométrica indicada pela RNA para [Fe+2]:[H2O2] foi de 1:6,5 em massa/massa. Com a proporção das quantidades de reagentes indicadas pela RNA, realizou-se em laboratório um Planejamento Experimental Fatorial (22), para verificar as melhores condições operacionais em relação as variáveis independentes: pH e temperatura. Foram realizados 11 experimentos, variando o pH de 2 a 4 e a temperatura de 20 ºC a 40 ºC. A remoção de fenol variou de 87,5 % a 99,17 %, onde sete ensaios obtiveram remoção acima de 95%, considerada ideal. A região ótima encontrada no gráfico de superfície de resposta foi para pH em torno de 3,7 e temperatura acima de 35 ºC. Antes do projeto o percentual de sucesso para um único tratamento Fenton por batelada estava abaixo de 57%. Ao aplicar o modelo no processo verificou-se que o objetivo do trabalho foi atingido, pois esse percentual ficou entre 77,7% e 88,3%.