Study of the optimal configuration of electrodes used in the electroflocculation process
DOI:
https://doi.org/10.14295/holos.v24i1.12509Keywords:
Liquid effluent, Mathematical modeling, Process optimization.Abstract
Cassava processing generates liquid effluents that require treatments, such as electroflocculation. Studies that seek to optimize the electrochemical system are essential for reducing costs, including the distribution of the sacrificial electrode arrangement. A 1L reactor was used, which contained the starch effluent and the aluminum electrodes. Each experimental test was carried out with a new set of electrodes and with the same reaction time (17.5 minutes) and electric current intensity (1.05 A). The factors spacing and size of the electrodes were controlled, and their effects on the color and turbidity removal efficiency were evaluated using a CCRD. For each response variable, a quadratic mathematical model was generated. The response variables were evaluated simultaneously using the desirability function. The mathematical models for turbidity and color removal were statistically significant. The arrangement of sacrificial electrodes that resulted in the greatest removal of color and turbidity simultaneously were 6 cm long and spaced 4 cm. Based on system optimization, the predicted efficiency for turbidity removal was 75.55% and the removal obtained under optimized conditions was 78.12%, with an error of 3.29%. For color removal, it was observed that the predicted efficiency was 87.98% and the removal obtained under optimized conditions was 89.74%, with an error of 1.96%. The results show that the spacing between electrodes and their size must be considered when planning full-scale electrochemical treatment systems.
References
ABAURREA, J.; ASÍN, J.; CEBRÍAN, A. C.; GARCIA-VERA, M. A. Trend analysis of water quality series based on regression models with correlated errors. Journal of Hydrology, v. 400, n. 3-4, p. 341-352, 2011. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2011.01.049
ALGERI, A.; LUCHESE, A. V.; MORINI, P. M.; SEHN, E. Aplicação da técnica de eletrocoagulação para a remoção da corante têxtil. Revista de Estudos Ambientais, v. 19, n. 2, p. 31-39, 2018. https://doi.org/10.7867/1983-1501.2017v19n2p31-39
APHA- Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. American Public Health Association, American Water Works Association, Water Environment Federation, 22. ed. Washinton, DC – EUA, 2012.
COMINOTE, M.; SILVA, G. L.; HERINGER, N. M. F.; GAZEL, F.; OLIVEIRA, R. C. Z. Avaliação de tratamento de efluente têxtil por eletrofloculação com monitoramento e controle automático considerando estudo de viabilidade de uso de geração fotovoltaica. Periódico Tchê Química, v.17, n.35, p.507-523, 2020. https://doi.org/10.52571/PTQ.v17.n35.2020.43_COMINOTE_pgs_507_523.pdf
COSTA, R. C.; RAMOS, M. D. N.; FLECK, L.; GOMES, S. D.; AGUIAR, A. Critical analysis and predictive models using the physicochemical characteristics of cassava processing wastewater generated in Brazil. Journal of Water Process Engineering, v. 47, p. 102629, 2022. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2022.102629
CUNHA, F. A. P.; SABINO, J. B.; MACHADO, V. T.; SILVA, E. V.; SILVA, M. B. Estudo da viabilidade econômica da eletrofloculação na recuperação de efluentes de máquinas de lavar roupas domésticas. Concilium, v. 22, n. 4, p. 216-229, 2022. https://doi.org/10.53660/CLM-330-335
DERRINGER G. C.; SUICH, R. Simultaneous optimization of several responses variables. Journal of Quality Technology, Milwaukee, v. 12, n. 4, p. 214-219, 1980. https://doi.org/10.1080/00224065.1980.11980968
FABRICIO, G. A. Z. Aplicação da técnica de eletrofloculação para o tratamento da água residuária proveniente da produção de fécula de mandioca. Trabalho de conclusão de curso (Graduação) – Curso Superior de Tecnologia em Gestão Ambiental. Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, 2020. https://portal.uems.br/assets/uploads/biblioteca/2021-06-10_16-39-18.pdf
FLECK, L.; TAVARES, M.; H.; F.; EYNG, E. Principais modelos matemáticos de qualidade da água e suas aplicações: uma revisão. Revista Eletrônica Científica Inovação e Tecnologia, v.1, n.7, p.46-61, 2013. https://periodicos.utfpr.edu.br/recit/article/view/4206/pdf
HUANGFU, Z.; ZHANG, W.; HAO, S.; ZHANG, M.; YAO, F. Construction of novel electrochemical
treatment systems for indigo wastewater and their performance. Pigment & Resin Technology, v.50, n.3, p. 264-270, 2021. https://doi.org/10.1108/PRT-07-2020-0068
HO, L.; GOETHALS, P. L. M. Municipal wastewater treatment with pond technology: Historical review and future outlook. Ecological Engineering, v. 148, p. 105791, 2020. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2020.105791
OLIVEIRA, L. G.; FERNENDES, F. H.; MESQUITA, W. D.; JUNIOR, M. G.; SANTOS, M. R. C.; GURGEL, M. F. C. Uma revisão do uso de processos oxidativos avançados para descoloração de águas residuais de efluentes. Revista Processos Químicos, v. 13, n. 26, p. 105-112, 2019. https://doi.org/10.19142/rpq.v13i26.546
PASCHOAL, F. M. M.; TREMILIOSI-FILHO, G. Aplicação da técnica de eletrofloculação na recuperação do corante índigo blue a partir de efluentes industriais. Química Nova, v. 28, n.5, p.766-772, 2005. https://doi.org/10.1590/S0100-40422005000500006
RÉVILLION, J. P.; KAPP, C.; BADEJO, M. S.; DIAS, V. V. O mercado de alimentos vegetarianos e veganos: características e perspectivas. Caderno de Ciência & Tecnologia, v.37, n.1, p. 1-10, 2020. http://dx.doi.org/10.35977/0104-1096.cct2020.v37.26603
RODRIGUES, M. R.; IEMMA, A. F. Experimental design and process optimization. 2ª ed. São Paulo: 2014.
RODRIGUES, S. C. M.; DIAS, L. A. L.; CARVALHO, A. C.; FENZL, N.; LOPES, L. O. C. Os recursos naturais no processo de desenvolvimento econômico capitalista. Semioses, v. 13, n. 4, p. 50-68, 2019. https://doi.org/10.15202/1981996x.2019v13n4p50
STOCHERO, E. L. M.; JACOBI, L. F.; LÚCIO, A. D. Imputação de dados na análise de variância em experimentos no Delineamento Inteiramente Casualizado. Ciência e Natura, v.42, p. 1-13, 2020. https://doi.org/10.5902/2179460X40447
VIEIRA, S. P.; CAVALCANTI, L. A. P. Construção de protótipo de eletrofloculação em fluxo contínuo alimentado por energia solar fotovoltaica para purificação de efluentes. Revista Brasileira de Gestão Ambiental e Sustentabilidade, v. 5, n. 9, p. 181-190, 2018. https://doi.org/10.21438/rbgas.050912
VON SPERLING, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. 4. ed. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2014.
