Escórias de aciaria para melhor remoção de lixiviados de aterros sanitários em três

Jul 05, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12751 (2023) Citar este artigo

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Neste estudo, um sistema de oxidação eletroquímica tridimensional, com escórias de aciaria como eletrodos de partículas, foi aplicado para lidar com lixiviados de aterros sanitários. As características dos eletrodos de partículas foram investigadas por medições de microscópio eletrônico de varredura (MEV), espectroscopia de fluorescência de raios X (XRF) e difração de raios X (XRD). Verificou-se que a escória de aciaria apresentava superfície rugosa e irregular e consistia principalmente de SiO2 (quartzo), o que indicava maior capacidade de absorção e eletrocondução. Posteriormente, foram realizados testes comparativos de degradação entre sistemas de oxidação eletroquímica bidimensionais (2D) e tridimensionais (3D) e os resultados indicaram eficiências de remoção de DQO. Além disso, o NH4+-N do lixiviado do aterro no sistema 3D foi bastante melhorado em comparação com o sistema 2D. Além disso, as condições de operação também foram otimizadas para distância entre eletrodos de 1 cm, densidade de corrente de 20 mA·cm−2, valor de pH inicial de 4,4 e concentração de escória de aciaria de 0,30 g·mL−1, todos determinados para garantir excelente aterro sanitário. eficiência de remoção de lixiviados. Além disso, foi proposto um possível mecanismo de remoção deste sistema. A introdução de eletrodos de partículas de escória de aciaria no sistema de oxidação eletroquímica tridimensional implicou o conceito de “utilizar resíduos para tratar resíduos”, proporcionando uma forma viável de eliminação de poluentes.

A geração global de resíduos sólidos urbanos (RSU) está aumentando junto com o crescimento populacional, o aumento dos padrões de vida, bem como a industrialização, atingindo um valor de 2,2 bilhões de toneladas por ano até 20501. O enterramento de RSU em aterros causa uma grande quantidade de lixiviados de aterro (LFL). , gerado quando o excesso de precipitação se infiltra através de muitas camadas do aterro2. Além disso, os LFL contêm elevados níveis de contaminantes orgânicos, sais inorgânicos, metais pesados ​​e amoníaco3, que podem causar danos significativos a todo o sistema ecológico e à saúde humana4. Assim, para evitar a contaminação dos recursos hídricos, das águas superficiais e subterrâneas e dos solos, é necessária a coleta e o tratamento adequados desses efluentes.

A maioria das tecnologias biológicas e físico-químicas convencionais implementadas nas instalações de gestão de RSU atualmente não são capazes de tratar eficientemente LFL, devido ao efeito inibitório do sistema microbiano causado por certas substâncias tóxicas, bem como aos elevados custos de investimento e manutenção5,6. Processos de oxidação avançados (POAs) que podem produzir espécies ativas para oxidar poluentes orgânicos refratários têm atraído muita atenção, devido às suas potenciais aplicações na remoção de águas residuais7,8,9,10,11,12. Dentre esses métodos, os métodos eletroquímicos surgiram como alternativas promissoras para remoção de águas residuais, especialmente para LFL13,14,15,16. Durante as últimas duas décadas, a oxidação eletroquímica (EO) obteve grande progresso no tratamento de águas residuais, especialmente para a redução de substâncias biorrefratárias . Geralmente, o OE apresenta muitas vantagens, como a falta de produção de lodo, a quebra de compostos moleculares mais elevados para gerar intermediários biodegradáveis ​​e a mineralização completa dos orgânicos . Além disso, observou-se que esse processo é eficiente na decomposição do amônio, considerado o poluente mais inflexível (difícil de remover) presente no LFL19.

Entre as tecnologias de EO, a oxidação eletroquímica tridimensional (3DEO), com eletrodos de partículas introduzidos, leva a uma maior área de superfície específica e a uma distância mais curta para transferência de massa, o que aborda as desvantagens como baixa eficiência de corrente e limitação de transferência de massa encontradas por bidimensionais convencionais. (2D) eletrólise20,21,22. Considerando isso, a seleção de eletrodos de partículas adequados é um fator crítico para projetar e operar o sistema de oxidação eletroquímica 3D. De acordo com o estudo de Wang23, os eletrodos de partículas são preparados principalmente como material carbonáceo e material metálico (incluindo óxido metálico) com alta porosidade e alta impedância. No entanto, seu desenvolvimento e aplicação são limitados, pois possuem processos complicados e matérias-primas caras.