A oxidação UV é um processo avançado que combina processos físicos e químicos para remover eficientemente poluentes orgânicos, micropoluentes e microorganismos patogénicos da água e das águas residuais. Este processo utiliza radiação ultravioleta (UV) em conjunto com agentes oxidantes como o peróxido de hidrogénio (H₂O₂) ou o ozono (O₃) para gerar radicais hidroxilo (-OH) altamente reactivos. Estes radicais têm um potencial de oxidação extremamente elevado e decompõem os poluentes em compostos inofensivos, como o dióxido de carbono e a água.
Este artigo explica em pormenor a oxidação UV, incluindo os princípios químicos, as tecnologias utilizadas, as aplicações e os desafios práticos.
Índice
Noções básicas de oxidação UV
Radiação UV e seus efeitos
A radiação UV é uma radiação electromagnética na gama de comprimentos de onda de 100-400 nm. A radiação UV-C (200-280 nm) tem a energia mais elevada e é a mais eficaz para o tratamento da água. É utilizada para:
- Para quebrar as ligações químicas e destruir diretamente os poluentes.
- agentes oxidantes como H₂O₂ ou O₃ em espécies reactivas como os radicais hidroxilo (-OH).
Espécies reactivas na oxidação UV
Os radicais hidroxilo são a força motriz da oxidação por UV. Têm um potencial de oxidação de +2,8 V e reagem de forma não selectiva com quase todos os compostos orgânicos.
Os radicais hidroxilo atacam os poluentes e oxidam-nos em dióxido de carbono, água e outros compostos inofensivos.
Conceção e componentes de um sistema de oxidação UV
Os sistemas de oxidação UV consistem em vários componentes tecnológicos que são adaptados aos requisitos específicos do tratamento de água ou de águas residuais.
1. reator UV
- Função: O reator UV é a peça central do sistema. É aqui que a água é irradiada e os radicais hidroxilo são produzidos.
- Conceção:
- Reactores tubulares ou de câmara com lâmpadas UV dispostas no centro ou ao longo do fluxo.
- Fabricado em materiais resistentes aos raios UV, como o vidro de quartzo ou o aço inoxidável.
2. lâmpadas UV
- Tipos:
- Lâmpadas de baixa pressão (LP): Baixo consumo de energia, adequadas para desinfeção.
- Lâmpadas de média pressão (MP): Maior intensidade de radiação, ideal para oxidação.
- Vida útil: 8.000-16.000 horas consoante o tipo.
3. Sistemas de dosagem de agentes oxidantes
- Função: Dosagem precisa de peróxido de hidrogénio ou ozono para maximizar a formação de radicais hidroxilo.
- Tecnologia: Bombas ou injectores para uma distribuição uniforme no fluxo de água.
4. sistemas de controlo
- Tecnologia de sensores: Monitorização da intensidade dos raios UV, do fluxo de água e da dosagem de produtos químicos.
- Automatização: Controlo dos parâmetros de funcionamento para máxima eficiência e segurança.
Foto: Reator UV com espetro UV definido para a formação de radicais hidroxilo altamente radicais do ALMA OXI UV
Aplicações da oxidação UV
A oxidação UV é utilizada em numerosas aplicações industriais e municipais:
1. remoção de micropoluentes
- Exemplos:
- Degradação de hormonas, resíduos farmacêuticos, pesticidas e outros micropoluentes orgânicos.
- Mecanismo:
- Destruição das estruturas moleculares por radicais hidroxilo, de modo a que os compostos se decomponham em fragmentos biodegradáveis.
2. desinfeção e inativação de microrganismos
- Efeito:
- Destruição do ADN e do ARN dos microrganismos pela radiação UV.
- Adequado para a inativação de vírus, bactérias e protozoários.
3. redução da cor e eliminação do odor
- Aplicação:
- Indústria têxtil para a remoção de corantes.
- Processamento de alimentos para neutralizar substâncias formadoras de odores.
4. Tratamento de águas residuais com um elevado valor de CQO
- Mecanismo:
- Oxidação de compostos de carbono que aumentam a carência química de oxigénio (COD) em dióxido de carbono e água.
5. tratamento das águas de processo
- Exemplos:
- Produção de água ultra-pura para as indústrias de semicondutores e farmacêutica.
- Redução das impurezas orgânicas que podem causar incrustações nos sistemas de membranas.
Vantagens da oxidação UV
Alta eficiência:
- Reacções rápidas e elevado poder oxidante graças aos radicais hidroxilo.
Respeito pelo ambiente:
- Sem utilização de cloro, sem formação de subprodutos clorados.
Vasto campo de aplicação:
- Degradação de uma variedade de poluentes orgânicos.
Design compacto do sistema:
- Adequado para espaços limitados.
Os desafios da oxidação UV
1. procura de energia
- As lâmpadas UV têm um elevado consumo de energia, especialmente em sistemas de média pressão.
- Solução: Melhorar a eficiência energética através da otimização da conceção das lâmpadas e dos sistemas de controlo.
2. Turbidez e sólidos na água
- A água turva reduz a penetração dos raios UV e, por conseguinte, a eficácia da oxidação.
- Solução: Pré-filtração para remover os sólidos.
3. formação de subprodutos
- Na água que contém brometo, a oxidação por UV pode formar bromatos (BrO₃-), que são prejudiciais para a saúde.
- Solução: Otimização dos parâmetros de funcionamento e minimização da concentração de brometo.
Conclusão
A oxidação UV é uma tecnologia altamente eficaz para o tratamento de água e de águas residuais que se caracteriza pela sua versatilidade, eficiência e respeito pelo ambiente. Oferece uma solução sustentável para a remoção de poluentes e microorganismos e é particularmente adequada para aplicações em que os processos convencionais atingiram os seus limites. Com inovações contínuas na tecnologia UV e a integração de componentes energeticamente eficientes, a oxidação UV continuará a desempenhar um papel central no tratamento de águas industriais no futuro.
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