Combinação de processos oxidativos fotoirradiados por luz solar para tratamento de percolado de aterro sanitário: catálise heterogênea (TiO2) versus catálise homogênea (H2O2) Translated title: Combination of sunlight irradiated oxidative processes for landfill leachate: heterogeneous catalysis (TiO2) versus homogeneous catalysis (H2O2)

Abstract

O objetivo deste trabalho foi estudar o tratamento de líquido percolado de aterro sanitário in natura, a partir da combinação de processos oxidativos avançados. Mais especificamente, comparou-se a catálise heterogênea (com TiO2) versus catálise homogênea (com H2O2), ambas fotoirradiadas com luz solar. O líquido percolado utilizado foi proveniente do aterro sanitário da cidade de Cachoeira Paulista, Estado de São Paulo, Brasil. Tais experimentos foram realizados em um reator semi-batelada aberto para a absorção das radiações UV solar, com tempo de reação de 120 min. Os fatores estudados para comparar os dois processos catalíticos foram: diluição do líquido percolado, concentração de TiO2 na placa, quantidade de H2O2 em excesso e pH. Os fatores e seus respectivos níveis (-1, 0 e 1) foram organizados em um planejamento fracionado 2(4-1) em duplicata e com triplicata no ponto central, resultando em uma matriz experimental com 19 tratamentos. O líquido percolado apresentou baixa degrabilidade, com reduções de NOPC após tratamentos fotocatalíticos variando de 1% até no máximo 24,9%. Quando se considera cada fator isoladamente, nem a catálise homogênea com H2O2 e nem a heterogênea com TiO2 conseguiram degradar o líquido percolado, não resultando em reduções significativas nos teores de NOPC. Por outro lado, o uso combinado da catálise com H2O2 e TiO2 resultou nas maiores reduções do NOPC. A condição ótima para redução do NOPC foi obtida em pH 7, diluição líquido percolado:água na proporção 1:1 (v v¹), excesso de 12,5% de H2O2 e revestimento da placa do reator com 0,025 g cm-2 de TiO2.

Translated abstract

The objective of this work was to study the treatment of landfill leachate liquid in nature, after the use of a combination of advanced oxidation processes. More specifically, it compared heterogeneous catalysis with TiO2 to homogeneous catalysis with H2O2, both under photo-irradiated sunlight. The liquid used for the study was the leachate from the landfill of the city of Cachoeira Paulista, São Paulo State, Brazil. The experiments were conducted in a semi-batch reactor open to the absorption of solar UV radiation, with 120 min reaction time. The factors and their respective levels (-1, 0 and 1) were distributed in a experimental design 2(4-1) with duplicate and triplicate in the central point, resulting in an array with 19 treatment trials. The studied factors in comparing the two catalytic processes were: liquid leachate dilution, TiO2 concentration on the reactor plate, the H2O2 amount and pH level. The leachate had low photo-catalytic degradability, with NOPC reductions ranging from 1% to a maximum of 24.9%. When considering each factor alone, neither homogeneous catalysis with H2O2, nor heterogeneous catalysis with TiO2, could degrade the percolated liquid without significant reductions (5% level) in total NOPC. On the other hand, the combined use of homogenous catalysis with H2O2 and heterogeneous catalysis H2O2 resulted in the greatest reductions in NOPC. The optimum condition for the NOPC reduction was obtained at pH 7, dilution of percolated:water at 1:1 (v v-1) rate; excess of 12.5% H2O2 and coating plate reactor with 0.025 g cm-2 TiO2.