UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AMBIENTAL Área de Concentração: Tecnologia Ambiental DISSERTAÇÃO REUSO DO EFLUENTE DO PROCESSO DE MERCERIZAÇÃO NO TINGIMENTO DE MALHA DE ALGODÃO RUBENS FERRARI BLUMENAU 2007 Livros Grátis http://www.livrosgratis.com.br Milhares de livros grátis para download. RUBENS FERRARI REUSO DO EFLUENTE DO PROCESSO DE MERCERIZAÇÃO NO TINGIMENTO DE MALHA DE ALGODÃO Dissertação apresentada como requisito parcial à obtenção do grau de Mestre ao Curso de Mestrado em Engenharia Ambiental, Centro de Ciências Tecnológicas, da Fundação Universidade Regional de Blumenau – FURB. Orientador: Dr. José Alexandre Borges Valle Co-Orientador: Dr. Jürgen Andreaus BLUMENAU 2007 REUSO DO EFLUENTE DO PROCESSO DE MERCERIZAÇÃO NO TINGIMENTO DE MALHA DE ALGODÃO por RUBENS FERRARI Dissertação aprovada como requisito para obtenção do título de Mestre no Programa de PósGraduação em Engenharia Ambiental na Universidade Regional de Blumenau – FURB. Prof. Dr. José Alexandre Borges Valle Orientador Prof. Dr. Adilson Pinheiro Coordenador Banca examinadora: Prof. Dr. José Alexandre Borges Valle Presidente Prof. Dr. Antônio Augusto Ulson de Souza (Membro Externo) Prof. Dr. Edelberto Luiz Reinehr Profa. Dra. Ivonete Oliveira Barcellos Blumenau, Novembro de 2007. Aos meus pais, pelo apoio e incentivo em todos os momentos de minha vida. A minha querida esposa e minhas filhas pela alegria de tê-las comigo todos os dias. AGRADECIMENTOS Ao professor Jose Alexandre Borges Valle e o professor Jürgen Andreaus, pela sua dedicação e orientação deste trabalho. À empresa Malharia Brandili Ltda, pelo apoio na realização das análises químicas e físicas, cedendo equipamentos e materiais necessários à realização deste trabalho. Ao Sr. Patrick L. Stolfi e a Professora Rita Valle pelo apoio e colaboração na realização deste trabalho. A Professora Griseldes Boss pelo apoio na liberação do Laboratório de Engenharia Têxtil da Furb para a realização dos ensaios deste trabalho. Aos meus amigos Rolf, Edson, Laércio e Vilson apoiadores na troca de idéias. E a todas as pessoas que, direta ou indiretamente, contribuíram para a realização e conclusão deste trabalho. RESUMO O consumo de água tende a aumentar com o crescimento da atividade industrial, e em particular, o setor têxtil vem se preocupando com a conservação deste recurso natural, uma vez que a água é um recurso finito em nosso planeta e o seu consumo em áreas como o beneficiamento representa cerca de 90% do consumo geral desta indústria. A criação de leis ambientais mais rígidas para a utilização deste recurso natural tem levado as indústrias a buscarem alternativas que minimizem o seu consumo, bem como os custos, procurando, desta forma, reduzir principalmente os impactos ambientais. Neste sentido, o presente trabalho apresenta um estudo sobre o reuso de efluente proveniente do tratamento alcalino de algodão (mercerização) no tingimento de tecidos de malha, da mesma fibra, com corantes reativos. Para esta finalidade o efluente de uma mercerizadeira foi coletado e caracterizado referente ao pH, cor, alcalinidade total, dureza total, DQO, teor de cloretos, sódio, sólidos totais dissolvidos, turbidez e condutividade. E, então neutralizado para uso no processo de tingimento. Com o efluente neutralizado foram realizados tingimentos de tecidos de malha de algodão 100% com bicromias de corantes reativos das classes monoclorotriazina e vinilsulfônico variando-se a quantidade de eletrólito. Os resultados obtidos mostraram que a utilização deste efluente foi possível com pequenos ajustes nas receitas sem afetar significativamente a qualidade do tingimento (∆E, força colorística e solidez à lavagem). A quantidade total de água industrial economizada chegou a 15,5% em média para as classes de corante sendo possível chegar até a 5.364 m3/ano dependendo das condições de processo, que consequentemente reduz a quantidade de água na ETA e também do efluente na ETE minimizando através deste reuso, a necessidade deste recurso natural e também o impacto ambiental, além da redução dos custos. Além disso, foi possível reduzir o consumo de eletrólito (sulfato de sódio) em aproximadamente 17%, bem como a sua carga contaminante na ETE, pois o mesmo foi gerado no processo da neutralização do efluente. Com o reuso obteve-se um produto final com a mesma qualidade, economizou-se em água industrial, em eletrólito e em menor quantidade de efluente tratado, gerando assim, um menor impacto ambiental. PALAVRAS-CHAVE: Reuso de Efluente, Tingimento, Mercerização, Algodão. ABSTRACT The water consumption tendency increase with the increasing industrial activity and in specific, the textile area has been worring about this natural resources, once the water is a finish resource in our planet and its consumption in the areas how finishing process represents approximately 90% of the general consumption on this industry. The creation of environment laws more severe for the utilizations on this natural resources has brought the industries to search for alternatives which minimize its consumption as well as the cost and hence trying to reduce mainly the environmental impacts. In this purpose the work present a study about the reuse of the effluent of alkalinity treatment of cotton (mercerizing) in the knitting fabrics dyeing same fiber with reactive dye. For this finality the mercerize machine effluent’s has been collected and characterized referring to pH, color, total alkalinity, total hardness, DQO, concentrations or chlorine, sodium, total dissolved solids, turbidity and conductivity and then neutralized for using in the dyeing process. With the neutralized effluent was realized dyeing of 100% cotton knitting fabrics with bicolors reactive dye of the monochlorotriazine and vinilsulphonic classes has been alternating the salt quantity. The results obtained showed that a utilization this effluent was possible with a little adjustment in this recipe without affecting significantly the quality (∆E, degree of color and washing firmness) of the dyeing. The total quantity of industrial water saved arrived at 15,5% in average for the dye class, it has been possible to arrive until 5.364 m3/year depending of the process conditions, that consequently reduce the quantity water in the ETA so of effluent in the ETE minimization through reuse, the necessity of this natural resource and also the environmental impact, beyond of minimized cost. Beside, it was possible to reduce the salt consumption (sodium sulphate) in approximate 17%, well as, of its contamination load in the ETE because it was produced in the neutralized process of the effluent. With the reuse we obtain a final product with the same quality, saved industrial water, salt and little quantity of treaty effluent, generating so a little environmental impact. KEY WORDS: Reuse of Effluent, Dyeing, Mercerization, Cotton fibers. LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 2.1 Opção de Gerenciamento de Resíduos. 24 Figura 2.2 Disponibilidade e Consumo de Água no Mundo. 26 Figura 2.3 Representação de Estrutura da Cadeia Celulósica. 35 Figura 2.4 Exemplo do Funcionamento de um Foulard. 39 Figura 2.5 Barca de Molinelo. 40 Figura 2.6 Máquina de Tingir tipo Jet. 41 Figura 2.7 Exemplo da Estrutura de um Corante Reativo (Reactive Black 5). 45 Figura 2.8 Máquina de Mercerizar – Sperotto – Malharia Brandili Ltda. 49 Figura 2.9 Tanque de Impregnação da Soda Cáustica. 49 Figura 2.10 Esquema Representativo do Mecanismo da Mercerização. 52 Figura 2.11 Eixo do Sistema de Cor CIELAB. 54 Figura 3.1 Esquema do Tubotest do Laboratório de Engenharia Têxtil. 68 Figura 3.2 Processo de Ensaboamento e Fixação para a Classe Monoclorotriazina 70 Figura 3.3 Processo de Ensaboamento e Fixação para a Classe Vinilsulfônico. 70 Figura 3.4 Processo de Tingimento Atual da Empresa Brandili. 71 Figura 3.5 Processo Proposto neste Estudo. 71 Figura 4.1 Condutividade Média dos Banhos de Tingimento da Classe Monoclorotriazina em Função da Concentração do Eletrólito. Figura 4.2 84 Curvas de Correlação da Condutividade em Função da Concentração de Sulfato de Sódio - MCT. 85 Figura 4.3 Condutividade Média dos Banhos de Tingimento da Classe Vinilsulfônico em Função da Concentração do Eletrólito. Figura 4.4 87 Curvas de Correlação da Condutividade em Função da Concentração de Sulfato de Sódio - VS. 88 Figura 4.5 Avaliação Visual dos Tingimentos – Monoclorotriazina. 91 Figura 4.6 Avaliação Visual dos Tingimentos – Vinilsulfônico. 91 Figura 4.7 Eixo Cromático, Saturação e Luminosidade dos Tingimentos - MCT. 92 Figura 4.8 Eixo Cromático, Saturação e Luminosidade dos Tingimentos - VS. 92 Figura 4.9 Resultados dos Parâmetros Colorimétricos Analisados no Espectrofotômetro - MCT. 93 Figura 4.10 Resultados dos Parâmetros Colorimétricos Analisados no Espectrofotômetro - VS. 94 Figura 4.11 Valores Médios para a Força Colorística com seu Respectivo Desvio Padrão - MCT. 96 Figura 4.12 Valores Médios para a Força Colorística com seu Respectivo Desvio Padrão - VS. 97 Figura 4.13 Valores Médios para o Desvio de Cor com seu Respectivo Desvio Padrão - MCT. 99 Figura 4.14 Valores Médios para o Desvio de Cor com seu Respectivo Desvio Padrão – VS. 100 Figura 4.15 Comparativo do Teste de Solidez à Lavagem – MCT. 102 Figura 4.16 Comparativo do Teste de Solidez à Lavagem – VS. 102 Figura 4.17 Fluxo de Produção Empregado pela Empresa. 103 Figura 4.18 Novo Processo para Reutilização do Efluente da Mercerizadeira. 103 Figura 4.19 Vazão de Água Necessária para o Tingimento. 105 Figura 4.20 Consumo de Água por Quilograma de Substrato. 105 Figura 4.21 Redução na Quantidade de Sulfato de Sódio entre os Processos para os Tingimentos com as Classes MCT e VS. 107 Figura 4.22 Comparativo da Carga na Saída do Tanque de Equalização entre os Dois Processos. 109 Figura 4.25 Sistema Proposto para a Neutralização e Armazenamento do Efluente. 111 LSTA DE TABELAS Tabela 2.1 Desenvolvimento da Indústria Têxtil no Brasil 23 Tabela 2.2 Limites de Tolerância da Água para Utilização nos Processos Têxteis. 32 Tabela 2.3 Parâmetros do Efluente Têxtil Pós-tratamento com Lodo Ativado. 33 Tabela 2.4 Composição Química Aproximada do Algodão. 36 Tabela 2.5 Evolução e Classificação dos Corantes Sintéticos. 42 Tabela 2.6 Classificação dos Corantes por Aplicação. 43 Tabela 2.7 Carga de Produtos nas Águas Residuais das Indústrias Têxteis. 56 Tabela 2.8 Característica dos Efluentes dos Processos Têxteis para a Fibra de Algodão. 56 Tabela 2.9 Característica dos Efluentes Têxteis. 59 Tabela 3.1 Receita do Processo de Mercerização. 65 Tabela 3.2 Receita do Processo de Tingimento. 69 Tabela 3.3 Processo de Tingimento Completo para a Classe Monoclorotriazina. 76 Tabela 3.4 Processo de Tingimento Completo para a Classe Vinilsulfônico. 76 Tabela 4.1 Análise dos Efluentes da Mercerizadeira de Malha de Algodão da Empresa Brandili em Diferentes Datas. Tabela 4.2 Características Físicas e Químicas Encontradas no Processo de Mercerização. Tabela 4.3 80 81 Condutividade Média dos Banhos de Tingimento com Água Industrial e com o Efluente Neutralizado com os Corantes Monoclorotriazina variando a Quantidade de Eletrólito. 83 Tabela 4.4 Quantidade de Sulfato de Sódio obtido Através das Curvas de Correlação - MCT. Tabela 4.5 85 Condutividade Média dos Banhos de Tingimento com Água Industrial e com o Efluente Neutralizado com os Corantes Vinilsulfônico variando a Quantidade de Eletrólito. Tabela 4.6 Quantidade de Sulfato de Sódio obtido Através das Curvas de Correlação – VS. Tabela 4.7 89 Valores Médios da Força Colorística com seu Respectivo Desvio Padrão – MCT. Tabela 4.8 87 95 Valores Médios da Força Colorística com seu Respectivo Desvio Padrão – VS. 97 Tabela 4.9 Valores Médios do Desvio de Cor (∆E) dos Tingimentos – MCT. 98 Tabela 4.10 Valores Médios do Desvio de Cor dos Tingimentos – VS. 100 Tabela 4.11 Teste de Solidez à Lavagem. 101 Tabela 4.12 Quantidade de Água Existente no Tanque de Equalização para o Tingimento e a Redução de Água para ambas as Classes de Corante. Tabela 4.13 Quantidade de Sulfato de Sódio Existente no Tanque de Equalização e a redução da quantidade Deste para ambas as Classes de Corante. Tabela 4.14 Tabela 4.15 104 107 Diferença da Carga do Efluente no Tanque de Equalização entre os Dois Processos. 109 Comparativo da Carga Poluidora. 110 GLOSSÁRIO STD Sólidos Totais Dissolvidos DQO Demanda Química de Oxigênio DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio ETE Estação de Tratamento de Efluentes ETA Estação de Tratamento de Afluentes VS Vinilsulfônico MCT Monoclorotriazina ∆E Desvio de Cor FC Força Colorística AOX Orgonohalogenados Adsorvíveis Be Graus Báume CI Color Index spm Sobre o Peso do Material Álcali Carbonato de Sódio Eletrólito Sulfato de Sódio ou Cloreto de Sódio D65 Iluminante Luz do Dia L* Claridade da Cor a* Eixo vermelho-verde b* Eixo amarelo-azul C* Saturação da Cor H* Tonalidade da Cor DL* Desvio de Claridade/Luminosidade DC* Desvio de Saturação/Intensidade DH* Desvio de Tonalidade DE Desvio total de Cor % STR-SUM Força Colorística SC-LCH Agrupamento de tons 555 uH Unidade de Cor de escala Hanzen (platina cobalto) BAI Banho com Água Industrial no Início do Processo BEI Banho com Efluente da Mercerizadeira no Início do Processo BAF Banho com Água Industrial no Final do Processo BEF Banho com Efluente da Mercerizadeira no Final do Processo EM Efluente da Mercerizadeira ET Efluente do Tingimento STE Saída do Tanque de Equalização ETR Efluente do Tingimento com o Reuso do Efluente da Mercerizadeira Benef. Beneficiamento SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 19 1.1 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO. 21 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 23 2.1 INDÚSTRIA TÊXTIL. 23 2.2 RECURSOS NATURAIS. 25 2.2.1 Indicadores de Qualidade da Água. 27 2.2.1.1 Indicadores de Qualidade Física. 27 2.2.1.2 Indicadores de Qualidade Química. 27 2.2.1.3 Indicadores de Qualidade Biológica. 28 2.2.2 Legislação Ambiental. 28 2.3 A ÁGUA NA INDÚSTRIA TÊXTIL. 29 2.3.1 Parâmetros de Qualidade da Água para o Reuso na Indústria Têxtil. 32 2.4 TÉCNICAS EM DESENVOLVIMENTO PARA REUSO DE EFLUENTES TÊXTEIS. 33 2.5 FIBRAS TÊXTEIS. 34 2.5.1 Fibra de Algodão. 35 2.6 BENEFICIAMENTO TÊXTIL. 36 2.6.1 Tingimento. 37 2.6.1.1 Processo Contínuo (impregnação) e Semi-contínuo. 38 2.6.1.2 Processo Descontínuo (esgotamento). 39 2.6.1.3 Etapas do Tingimento. 39 2.6.1.4 Equipamentos de Tingimento por Esgotamento. 40 2.6.2 Corantes. 41 2.6.2.1 Classificação dos Corantes. 43 2.6.2.2 Corantes Reativos. 44 2.6.2.3 Constituição Química dos Corantes Reativos. 44 2.6.2.4 Tingimento com Corante Reativo. 46 2.6.2.5 Substantividade e Reatividade. 46 2.6.3 Mercerização. 47 2.6.3.1 Teoria da Mercerização. 50 2.6.3.2 Mercerização e o Meio Ambiente. 52 2.7 COLORIMETRIA. 53 2.8 CARACTERÍSTICAS DOS EFLUENTES TÊXTEIS. 55 3 MATERIAL E MÉTODOS 60 3.1 CARACTERIZAÇÃO DO EFLUENTE. 60 3.1.1 Determinação de Alcalinidade Total – Método Titulométrico. 61 3.1.2 Determinação de Cloretos – Método Titulométrico. 62 3.1.3 Determinação de Dureza – Método Titulométrico. 62 3.1.4 Sólidos Totais Dissolvidos (STD) – Método Gravimétrico. 63 3.1.5 Turbidez, Cor, Condutividade, pH e DQO. 64 3.2 RECEITA DE MERCERIZAÇÃO. 64 3.3 EXTRATO AQUOSO DO ALGODÃO. 65 3.4 NEUTRALIZAÇÃO DO EFLUENTE. 65 3.5 TINGIMENTO. 66 3.6 AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DO PRODUTO DO TINGIMENTO. 72 3.6.1 Avaliação da Diferença de Cor (∆E) e Força Colorística. 72 3.6.1.1 Análise de Variância – ANOVA. 73 3.6.2 Teste de Solidez à Lavagem. 74 3.7 ANÁLISE DA REDUÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA E DE ELETRÓLITO. 75 3.7.1 Quantidade de Água Utilizada no Processo de Tingimento da Empresa. 75 3.7.2 Vazão de Água Necessária para o Processo Empregado na Empresa. 77 3.7.2.1 Vazão no Processo da Mercerizadeira. 77 3.7.2.2 Vazão para o Processo de Tingimento. 77 3.8 DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA PROPOSTO. 77 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 79 4.1 CARACTERIZAÇÃO DO EFLUENTE. 79 4.2 QUANTIFICAÇÃO DO ELETRÓLITO GERADO NA NEUTRALIZAÇÃO DO EFLUENTE DA MERCERIZADEIRA. 4.2.1 Quantificação do Eletrólito Gerado Através da Medida da Condutividade – Classe Monoclorotriazina (MCT). 4.2.2 82 82 Quantificação do Eletrólito Gerado Através da Medida da Condutividade – Classe Vinilsulfônico (VS). 86 4.3 RESULTADOS DO TINGIMENTO. 90 4.3.1 Avaliação das Propriedades Tintoriais. 90 4.3.1.1 Tingimento com Monoclorotriazina (MCT) – Força Colorística. 94 4.3.1.2 Tingimento com Vinilsulfônico (VS) – Força Colorística. 96 4.3.1.3 Desvio de Cor (∆E) para Tingimento com a Classe Monoclorotriazina. 98 4.3.1.4 Desvio de Cor (∆E) para Tingimento com a Classe Vinilsulfônico. 99 4.3.1.5 Teste de Solidez à Lavagem. 101 4.4 ANÁLISE DE ECONOMIA DO PROCESSO PROPOSTO (BALANÇA 102 DE MASSA). 4.4.1 Redução do Uso de Água. 102 4.4.2 Redução de Sulfato de Sódio (eletrólito). 106 4.4.3 Qualidade do Efluente do Tingimento para a Classe Vinilsulfônico. 108 4.4.4 Sistema Proposto para o Reuso do Efluente da Mercerizadeira. 110 5 CONCLUSÕES E SUGESTÕES 112 REFERÊNCIAS 115 19 1 INTRODUÇÃO O consumo de água tende a aumentar com o crescimento da indústria, e o seu uso racional torna-se imprescindível, uma vez que a água é um recurso finito em nosso planeta. Santa Catarina é um pólo importante da indústria têxtil no Brasil. O processo produtivo têxtil neste Estado, de modo geral, apresenta um recurso tecnológico baseado nos moldes internacionais, adaptado à realidade de mercado e à economia brasileira (MARTINS, 1997). O Estado de Santa Catarina tem seu pólo têxtil localizado principalmente no Vale do Itajaí, onde apenas na bacia hidrográfica do rio Itajaí-Açú encontram-se 949 indústrias e o Estado de Santa Catarina ocupa a segunda posição no ranking nacional dentro do setor têxtil e tem sua representatividade por meio de 15,50 % na Cadeia Têxtil e com estimativa de US$ 5.110,60 (em milhões) (ABIT, 2007). Conforme dados econômicos da ABIT, o pólo têxtil do Vale do Itajaí é o segundo da América Latina, e o primeiro no processamento de malha de algodão. Essa região processa aproximadamente 275 mil toneladas/ano de malha de algodão, consumindo aproximadamente 10 milhões de m3 de água e emitindo aproximadamente 150 mil toneladas/ano de resíduos diluídos nos efluentes e que são jogados nos corpos d’água (ABIT, 2004). As empresas vivem num cenário mundial altamente competitivo enfrentando pressões para melhorar a produtividade, baixar custos de produção, melhorar a qualidade, etc. Os sistemas que regem os processos produtivos, inspirados nas máquinas, seguem um fluxo linear (extrair, produzir, vender, usar, descartar), não sustentável a longo prazo. Para impulsionar empreendimentos que não prejudiquem o tecido social e ambiental e sejam financeiramente viáveis, faz-se necessário basear-se no modelo circular dos sistemas vivos: produzir, reciclar, regenerar. Trata-se de consumir os lucros energéticos (solar, eólico) em vez de devorar o capital natural (petróleo, gás) e projetar sistemas com “desperdício zero”, nos quais o resíduo de um processo seja o nutriente de outro (CARSTED e SENGE, 2001). Para controlar a poluição gerada pela descarga de efluentes líquidos, muitas das indústrias empregam sistemas de tratamento de efluentes bastante eficientes. Mas existem empresas que apresentam sistemas inadequados, se tornado uma importante fonte de poluição dos mananciais superficiais. A solução destes problemas exige grandes investimentos financeiros no processo 20 industrial, enquanto que a reparação do dano ambiental, por sua vez, exige investimentos de várias ordens superiores (BRANDÃO, 1998). Para Connell (1995), o impacto ambiental causado pelos processos produtivos das indústrias têxteis pode ser dividido em dois grandes grupos: consumo de recursos naturais e geração de resíduos. No consumo de recursos naturais, o maior problema é a grande quantidade de água usada para o seu processamento, que no caso de tingimento de malha de algodão pode ser de 30 à 100 litros de água para cada quilograma de tecido. A geração de resíduos provocada por uma indústria têxtil nos processos de tingimento, em geral, ocorre quando do lançamento principalmente dos efluentes contendo: metais pesados, soda cáustica, cloretos, sulfatos, acrilatos, detergentes, álcalis, ácidos e outros compostos poluentes nos corpos d’água (SLADE, 1998). Existe um grande interesse das indústrias em reduzir a poluição no processo industrial, não apenas na estação de tratamento, mas em cada etapa da cadeia produtiva. Através do reaproveitamento de efluentes líquidos e da recuperação de produtos e subprodutos, diminuindo além dos volumes de água requeridos, os custos de tratamento de água, tratamento de efluentes e do consumo de produtos químicos. Com a redução destes itens, a indústria torna-se mais competitiva, com o aumento de investimentos principalmente na ordem social através da geração de novos empregos (PITOLI, 2000; TRALLI, 2000). Segundo Martins, (1997) as indústrias preferem tecnologias de tratamento que tornam possível reusar no processo de produção tanto a água quanto, sempre que possível, as substâncias, de alto valor agregado, contidos no efluente. De acordo com Melo (2005), estas tecnologias visam aumentar a eficiência no uso de insumos, água e energia, através da minimização ou reciclagem de efluentes gerados no processo produtivo da indústria têxtil. Para assim gerar um menor volume de efluentes, além de diminuir a captação de água bruta. Outro aspecto importante é que a reutilização da água preserva o meio ambiente, reduz os riscos de penalizações advindas de danos ambientais, e acaba favorecendo a obtenção de selos e certificados ambientais como, por exemplo, a ISO-14000. Assim, os custos de investimento podem ser compensados através da economia com a redução dos custos da água utilizada e do tratamento de efluentes. De acordo com o tipo de tecnologia existente na indústria, pode existir situação favorável ou não para o reuso direto ou indireto dos efluentes líquidos. Um sistema de reuso do efluente aumentará a segurança de que o 21 processo produtivo não sofrerá as conseqüências de falta d’água. Porém, se não for utilizado um sistema para adequação dos efluentes, tanto às restrições do processo quanto aos índices de qualidade, este efluente ou os produtos recuperados não poderão ser utilizados no processo de forma nobre (MARTINS, 1997). Além disto, o tingimento é um processo químico têxtil que visa conferir a cor e o aspecto final aos artigos têxteis, importantes parâmetros utilizados pelo consumidor na escolha de tecidos. É a etapa que mais consome recursos naturais e gera resíduos, principalmente nos processos em descontínuo usados para o processamento de tecidos de malha. Isso ocorre em parte por negligência e descuido de algumas empresas e em parte por desconhecimento de novas tecnologias de tingimento em termos de procedimentos, produtos, equipamentos e ferramentas de controle e gestão de processos, que se associadas podem diminuir tanto a emissão de resíduos como a demanda por recursos naturais (MODAK, 1996). Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar um procedimento de reuso de água utilizada no processo de mercerização, que depois de neutralizada contém em sua composição certa quantidade de sulfato de sódio, um dos eletrólitos empregados na fase inicial do tingimento da fibra de algodão com corantes reativos. Este efluente substituirá parte da água industrial utilizado para o tingimento das fibras de algodão, reduzindo o consumo de água e a geração de efluentes. Isto poderá gerar menos impactos ambientais negativos e reduzir a quantidade de sulfato de sódio que é adicionada no tingimento. Então, buscou-se quantificar a redução do impacto negativo devido ao uso do efluente neutralizado da mercerizadeira de modo a não influenciar na qualidade final do tingimento e ao meio ambiente. Para alcançar o objetivo geral do trabalho, caracterizaram-se os banhos de descarte da mercerizadeira e foram analisados os substratos tingidos com esta água descartada. 1.1 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO. A presente dissertação é composta de cinco tópicos, conforme descrito a seguir: 22 Fundamentação Teórica Neste capítulo são apresentados os principais trabalhos encontrados na literatura, enfocando os recursos hídricos, a água na Indústria Têxtil, os processos de beneficiamento, tingimento, os efluentes, a mercerização e seu impacto ao meio ambiente. Materiais e Métodos São apresentados neste capítulo os materiais e os procedimentos experimentais utilizados para a elaboração deste trabalho, bem como os métodos utilizados para a caracterização do efluente (determinação de pH, condutividade, sólidos totais dissolvidos, teor de sódio, DQO, cloreto, alcalinidade total, dureza total, cor, turbidez), análise espectrofotométrica da cor e solidez à lavagem, neutralização do efluente, tingimento e lavação do substrato e os métodos de análise para a determinação da eficiência do processo proposto. Resultados e Discussões No capítulo quatro são apresentados e discutidos os principais resultados obtidos neste trabalho, incluindo a caracterização do efluente, os resultados encontrados na avaliação do processo proposto, como por exemplo: comparativos da Força Colorística, Desvio de Cor (∆E) e solidez à lavagem, as características dos efluentes gerados após o tingimento nas condições do experimento e o balanço de massa. Conclusões e Sugestões Neste capítulo são apresentadas as principais conclusões obtidas neste trabalho e sugestões para trabalhos futuros para melhorar a eficiência deste processo, bem como, a redução no impacto ambiental. 23 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Neste capítulo são apresentados os principais trabalhos encontrados na literatura, enfocando os recursos hídricos, a água no mundo e na Indústria Têxtil, os processos de beneficiamento, tingimento, as características dos efluentes, o processo de mercerização e seu impacto ao meio ambiente. 2.1 INDÚSTRIA TÊXTIL. A Indústria Têxtil e de confecção representa 5,2% do faturamento da indústria de transformação no Brasil e de 17,3% no número de empregados. A Tabela 2.1 mostra o desenvolvimento da indústria têxtil nos últimos anos e a quantidade de produtos beneficiados em processos a úmido no Brasil (ABIT, 2007). Tabela 2.1 – Desenvolvimento da Indústria Têxtil no Brasil. Características 1995 2004 2006 Nº Mão-de-obra 33.956 23.084 23.693 Benef. Fios (Ton) 83.166 301.151 322.167 Benef. Tecido Plano (Ton) 2.030.026 2.741.742 2.758.953 Benef. Malhas (Ton) 769.174 1.083.062 876.623 Fonte: ABIT, 2007. O Estado de Santa Catarina possui um parque fabril dos mais avançados da América, destacando o Vale do Itajaí como um dos maiores pólos têxteis do Brasil. O estado possui cerca de 7.240 empresas têxteis e do vestuário. Santa Catarina se destaca no cenário nacional de produção de têxteis pela grande concentração de empresas na região. Segundo ABIT (2007), esta indústria em seus diferentes setores (tecelagem, confecções e malharias) emprega mais de 139 mil funcionários e impulsionam a economia do Estado, concentrando, inclusive, às empresas líderes na produção de artigos manufaturados de têxtil lar. O Estado é responsável por 15,5% do 24 faturamento total dos têxteis nacionais e por 20,4% do total de produtos exportados por toda a cadeia têxtil brasileira. (ABIT, 2007). O estado de Santa Catarina é o segundo maior pólo têxtil em volume de produção do Brasil, respondendo por aproximadamente 26% do valor da transformação industrial catarinense (IBGE, 2005). No Vale do Itajaí se encontra o maior pólo têxtil da América Latina. A região de Blumenau se destaca como um dos maiores pólos têxteis de malha e tecidos de cama, mesa e banho. Blumenau é considerada a capital do pólo têxtil catarinense, tido como o segundo maior do mundo, com mais de 4.170 empresas (ABIT, 2007). Em Brusque se concentra um grande número de indústrias direcionadas para os tecidos planos. Pode-se afirmar que a história da região se confunde com a própria história da indústria têxtil no Brasil (CARREIRA, 2006). Na Figura 2.1 é apresentado uma opção de gerenciamento de resíduos de acordo com a resolução oficial da Comunidade Européia onde as empresas devem buscar aplicar procedimentos e utilizar matérias primas e insumos não poluentes, tanto quanto possível, evitando a geração de resíduos (KAMMRADT, 2004). Figura 2.1 – Opção de Gerenciamento de Resíduos. Fonte: KAMMRADT (2004, apud PAWLOWSKI, 2003). A importância desse segmento industrial no Estado de Santa Catarina chama a atenção aos aspectos ambientais relacionados com esta atividade. As operações de limpeza, tingimento e acabamento em uma planta têxtil dão origem a um grande volume de descarga. A recirculação 25 desses rejeitos e recuperação dos produtos químicos e subprodutos constituem os maiores desafios enfrentados pela indústria têxtil, com o objetivo de reduzir os custos com o tratamento de seus rejeitos (SAUER, 2002). 2.2 RECURSOS NATURAIS. Com a globalização do mercado, aliada à escassez de alguns recursos naturais como a água, e a crescente exigência para processos ambientalmente corretos, torna-se imprescindível o uso racional destes recursos naturais. As indústrias e o mercado necessitam adaptarem-se cada vez mais rápido às tendências mundiais e às constantes mudanças nos conceitos de gestão, a fim de estarem prontas para as oportunidades que são criadas com a introdução de novas tecnologias, de novas idéias e de novos valores para os produtos. A água é a substância mais abundante na Terra e o estoque natural de água existente no planeta é da ordem de 1.386 milhões de km3. A água doce corresponde a uma fração mínima do capital hídrico mundial, sendo que cerca de 97,5% da água do mundo correspondem à massa líquida dos oceanos, mares e lagos salgados, sendo, portanto, imprópria para o consumo humano. Apenas 2,5% restantes correspondem às águas doces, desse total 90% estão nos mananciais subterrâneos e apenas 10% estão na superfície. Do total de água disponível para o consumo mundial, cerca de 70% são utilizados na agricultura. A indústria é responsável por apenas 22%, ficando os restantes 8% para uso doméstico conforme representado na Figura 2.2 (TOLEDO, 2004). Segundo o Banco Mundial (BIRD), o consumo de água no mundo aumentará 50% nos próximos 30 anos e quase metade da população global enfrentará grave escassez por volta de 2025. A falta de água afetará a maior parte da África, do Oriente Médio e do Sul da Ásia (MELO, 2005). Segundo Sanin (1997), os maiores setores consumidores de água doce disponível são a agricultura e a indústria. 26 Para Toledo (2004), até 2025 haverá um aumento de 50% no consumo de água nos países em desenvolvimento e de 18% nos países desenvolvidos onde as indústrias serão responsáveis por 24% do consumo mundial de água, descartando de 300 a 500 milhões de toneladas de metais pesados e outros despejos em rios, lagos e riachos. Figura 2.2 - Disponibilidade e Consumo de Água no Mundo. Fonte: TOLEDO, 2004. De acordo com Conchon (1999), quando a água era barata, era normal uma indústria têxtil ter uma relação de banho na ordem de 400 litros gerados de efluentes por quilo de produto têxtil produzido. Mas com a escassez de água, e conseqüente elevação do seu custo, é possível encontrar uma relação entre 50 e 60 litros de efluente/kg de produto, mesmo os grandes geradores se encontram na marca de 100 L/kg. Na indústria têxtil, cerca de 117 litros de água são consumidos para cada quilo de tecido produzido. Logo, a minimização do consumo e da geração de efluentes, é uma importante meta Catarinense, reduzindo o impacto ambiental e os custos na captação e tratamentos de efluentes (FEITKENHAUER e MEYER 2001). 27 2.2.1 Indicadores de Qualidade da Água. Para caracterizar a água, são determinados diversos parâmetros, os quais representam suas características físicas, químicas e biológicas (WEILER, 2005). 2.2.1.1 Indicadores de Qualidade Física. - Cor: resulta da existência, na água, de substâncias em solução: Ferro, Manganês, matéria orgânica, algas, etc.; - Turbidez: presença de material em suspensão; - Temperatura: influi nas propriedades da água; - Sabor e odor: resultam de causas naturais (algas, vegetação em decomposição, bactérias, fungos, compostos orgânicos, etc.) e artificiais (esgotos domésticos e industriais). 2.2.1.2 Indicadores de Qualidade Química. - pH; - Alcalinidade: causada por sais alcalinos, principalmente formados por carbonatos, bicarbonatos e hidróxidos. Corresponde a capacidade de neutralizar ácidos; - Dureza: resulta da presença de sais alcalinos terrosos (Cálcio e Magnésio), ou de outros metais bivalentes. Causa sabor desagradável e efeitos laxativos, além de reduzir a formação de espuma do sabão e provocar incrustações nas tubulações de caldeiras (trocadores de calor); - Cloretos: conferem sabor salgado e propriedades laxativas á água; - Ferro e manganês: causam coloração avermelhada ou marrom a água, manchando roupas, além de conferir sabor e propiciar o desenvolvimento de bactérias causadoras de mau cheiro, coloração e incrustações; - Nitrogênio e fósforo: causam a eutrofização da água; 28 - Fluoretos: em concentrações adequadas são benéficos no combate as cáries; porém, em concentrações elevadas, causam a fluorose dentária (mancha escura nos dentes); - Oxigênio dissolvido: indispensável aos organismos aeróbios; - Matéria orgânica (DQO, DBO): necessária aos organismos heterótrofos; porém em concentrações elevadas causam problemas como: odor, cor, sabor, turbidez, remoção do oxigênio dissolvido; - Outros compostos inorgânicos e orgânicos: vários são tóxicos aos organismos vivos. 2.2.1.3 Indicadores de Qualidade Biológica. - Coliformes totais e fecais: são indicadores de microrganismos patogênicos na água; - Algas: responsáveis por grande parte do oxigênio dissolvido na água, pelo fenômeno da eutrofização, causando cor, odor, sabor, toxicidade, turbidez, acúmulo de matéria orgânica, redução do oxigênio dissolvido e corrosão. 2.2.2 Legislação Ambiental. O Código das Águas foi o primeiro decreto a focar os recursos hídricos (Decreto nº. 24.643 de 1934), que estabeleceu regra para o aproveitamento de recursos hídricos com fins energéticos, ainda vigente no país. No que diz respeito ao controle das cargas poluidoras dos efluentes industriais, foi regulamentada em seguida, a Portaria GM 0013, de 15/01/1976. O detalhamento dessa Portaria veio posteriormente através da Resolução nº. 20 do CONAMA, de 18/06/1986, que contribuiu com a classificação das águas territoriais em termos de águas doces, salobras e salinas. Uma nova versão dessa Resolução foi aprovada pelo CONAMA, a nº. 357 de 17/03/2005. A Legislação Estadual (Lei nº. 5.793, de 15/10/1980 e Decreto nº. 14.250 de 05/06/1981) confirma a Resolução 357 do CONAMA e faz pequenas ressalvas ou alterações. A Lei Federal nº. 9.433/97, que institui a Política Nacional de Recursos Hídricos, estabelece que seja cobrado o uso da água e o lançamento de efluentes em corpos hídricos em todo país. A Lei Estadual 9.748 de 30/11/1994, que dispõe sobre a Política Estadual de Recursos Hídricos 29 descreve no Capítulo I que o uso da água para fins industriais deve ser objeto de cobrança e no Capítulo III as diretrizes para a cobrança pela utilização dos recursos hídricos. 2.3 A ÁGUA NA INDÚSTRIA TÊXTIL. Segundo Puigjaner et al. (2000), a água é principalmente usada na indústria para três principais propósitos: ser incorporada em produtos específicos, como um fluido térmico para propósito de aquecimento ou resfriamento e para eliminar componentes indesejáveis. A água é utilizada na indústria têxtil, como meio de transporte para os produtos químicos que entram no processo, bem como para a remoção dos excessos daqueles produtos considerados indesejáveis para o substrato. A maior parte da carga contaminante contém impurezas inerentes a matéria prima têxtil, tais como produtos adicionados para facilitar os processos de fiação e tecelagem, produtos auxiliares e corantes eliminados durante as diferentes etapas do beneficiamento. A qualidade e a quantidade de carga contaminada se encontram intimamente relacionadas com as fibras utilizadas para elaborar os tecidos crus (SAUER, 2002). De acordo com Melo (2005), a diminuição no consumo de água em vários processamentos tem sido uma das metas da indústria têxtil, nos últimos anos. Notadamente na área de beneficiamento, os esforços tem sido mais intensos, haja visto que representam cerca de 90% do consumo geral da indústria. Através de modificações nos processos de beneficiamento e da substituição de equipamentos antigos, é possível obter-se uma redução significante do consumo de água. Há empresas que produzem tecidos de algodão, cujo processo de mercerização, tingimento e estampagem é conseguido com um consumo médio de 60 m3 de água/tonelada de tecido. Não há dúvida que a redução volumétrica provoca no efluente uma concentração em proporção inversa, a DQO, por exemplo, alcança valores da ordem de 5.000 mg de O2/L. Isso significa uma série de benefícios, dentre os quais se podem citar (CPRH, 2001): - Menor custo operacional no tratamento de água; - Menor custo operacional no tratamento de efluente; - Menor consumo de auxiliares têxteis; - Menor consumo de energia térmica. 30 Segundo Nunes (1996), é muito comum o desperdício de água quando a captação é própria da indústria, pois os custos se resumem somente ao consumo de energia pelas bombas e a manutenção destas. Com o consumo excessivo da água, a vazão afluente para a estação de tratamento será maior, consequentemente as unidades terão maiores dimensões, consumo de produtos químicos e de energia elétrica será mais elevado e os equipamentos deverão ser maiores e mais potentes. O custo associado para o uso da água em uma indústria depende de fatores diferentes, tal como a fonte de fornecimento da água, o processo de produção, o nível de tecnologia, o meio de administração do sistema, a condição geográfica, o sistema de tratamento de efluente e distribuição. Apesar do custo da água ter um valor específico para cada planta, ele pode atingir 6% do custo de produção (ALMATÓ et. al., 1999). No que se refere ao consumo da indústria, o setor têxtil consome aproximadamente 15% da água. O potencial contaminante da indústria têxtil, em sua totalidade, é considerado médio, sendo a tinturaria e o acabamento as etapas do processo produtivo têxtil mais contaminantes se comparadas com a fiação e a tecelagem (TOLEDO, 2004). Na produção de tecido de algodão, por exemplo, o consumo de água pode variar de 100 a 300 L/kg de tecido, ressaltando-se que a maior parte deste volume é consumido nas etapas de lavagem, alvejamento, tingimento, estamparia e secagem (HASSEMER, 2006). Segundo Faria (2004), por causa do aumento das exigências ambientais, as indústrias estão se preocupando em reduzir o consumo de água e fazer o seu reuso. De acordo com Hassemer (2006), numerosas operações são necessárias a fim de dar ao tecido o máximo de propriedades, gerando assim em cada etapa diferentes despejos. A principal origem dos efluentes gerados pelas indústrias têxteis é proveniente dos processos de lavagem, tingimento e acabamento. Dado o grau de variedade de fibras, corantes, auxiliares e produtos de acabamento em uso, esses processos geram efluentes de grande complexidade química. Dependendo da origem, os efluentes apresentam normalmente vazões, cargas orgânicas, condutividade devida aos sais e auxiliares de tingimento adicionados, e cor elevada, pH alcalino, com contaminação principalmente em forma solúvel. A qualidade da água utilizada no processo têxtil possui limites de tolerância e restrições que variam de acordo com as necessidades do processo. Para Araújo e Castro (1986), a água é o 31 insumo em maior quantidade empregada no acabamento têxtil e deve seguir as seguintes exigências de qualidade: ausência de sólidos em suspensão e substâncias que possam provocar manchas durante o processamento dos artigos como sais de ferro, de manganês, cálcio, magnésio, metais pesados, nitritos, cloro, etc.; não haver excesso de ácido nem álcali; o pH deve estar compreendido entre 5 e 9, mas o mais próximo possível de 7; não ser corrosiva para tanques e tubulações e ausência de substâncias que provocam a formação de espuma e cheiros desagradáveis. A racionalização do uso da água na indústria têxtil é possível ser conseguida com a modernização dos equipamentos e incremento tecnológico nos processos e produtos visando uma menor utilização desse recurso natural tão escasso. Para minimizar o consumo de água é necessário o monitoramento dos desperdícios diários no processo produtivo do mesmo modo que se procede com outros insumos como o ar comprimido, energia térmica ou elétrica, visando à contenção de despesas na empresa (TWARDOKUS, 2004). Para Corrêa Jr. e Furlan (2003), o desafio é reduzir o consumo de água sem afetar a otimização do processo, isto é, buscar a redução da captação sem afetar a rentabilidade do negócio. Eles ainda salientam que certamente este tema ganhará destaque crescente, pois, em maior ou menor medida, a escassez de água tende a ser um problema universal em futuro não tão distante. As indústrias utilizam sistemas de gestão ambiental para aumentar a sua produtividade, seja na eficiência das máquinas, na redução dos custos ou agregando alguma característica ao produto final, que possa valorizá-lo no mercado, gerando a menor quantidade de resíduos possíveis (FREITAS, 2002). A utilização da água dentro de uma indústria têxtil, mais especificamente no beneficiamento, ocorre basicamente em todas as etapas, de modo direto nos processos de preparação, tingimento, lavagem e amaciamento, e de modo indireto para realizar aquecimento ou resfriamento dos processos acima. O consumo de água também depende do tipo de equipamento, da fibra processada e do processo utilizado (TWARDOKUS, 2004). 32 Para Twardokus (2004, apud LITTLE 1975), nem todos os processos precisam ter a mesma exigência de qualidade. A Tabela 2.2 contém os limites de tolerância que definem os padrões de qualidade da água para utilização em processos têxteis. 2.3.1 Parâmetros de Qualidade da Água para o Reuso na Indústria Têxtil. A água na indústria têxtil já está sendo avaliada como um componente a mais nas planilhas de custos das empresas e não apenas como um veículo no processo de tingimento de custo irrisório. Está se buscando uma maneira de reutilizar os banhos de descarte diretamente ou indiretamente, após o mínimo de tratamento possível, de forma a se viabilizar o reuso sem afetar a qualidade do produto final ou aumentar excessivamente o custo do processo (TWARDOKUS, 2004). Tabela 2.2 – Limites de Tolerância da Água para Utilização nos Processos Têxteis. Qualidade ou Tolerância Qualidade ou Tolerância Substância Substância Turbidez < 5 (uT) Sulfato < 250 (mg/L) Sólidos Suspensos < 5 (mg/L) Sulfito < 1 (mg/L) Cor < 5 (unidade Pt/Co) Cloreto < 250 (mg/L) pH 7–9 Fosfato Sem limite Acidez/alcalinidade < 100 (como NaHCO3) Oxigênio Dissolvido Sem limite Dureza < 70 (como CaCO3) Dióxido de carbono < 50 (mg/L) Ferro < 0,3 (mg/L) Nitrito < 0,5 (mg/L) Manganês < 0,05 (mg/L) Cloro < 0,1 (mg/L) Cobre < 0,01 (mg/L) Amônia < 0,5 (mg/L) Chumbo e metais < 0,01 (mg/L) Óleos, graxas, 1 (mg/L) Pesados Sílica gorduras, sabões < 10 (mg/L) Fonte: TWARDOKUS (2004, apud LITTLE 1975). Sólidos Totais < 500 (mg/L) 33 A recirculação destes efluentes e recuperação de produtos químicos e subprodutos constituem os maiores desafios enfrentados pela indústria têxtil, com o fim de reduzir os custos com o tratamento de seus efluentes (COELHO, 1996). De acordo com Moran et al. (1997) e Talarposhti et al. (2001), as indústrias têxteis possuem uma das mais altas cargas poluidoras em seu efluente, devido às variações em seus processos e produtos utilizados tornando seus efluentes um composto complexo. De acordo com Pelegrini (2006) os parâmetros mais importantes avaliados em um efluente estão relacionados na Tabela 2.3, onde estes são comparados com valores permitidos pela resolução do CONAMA 357 para águas de classe 2, que é a classe do rio que recebe o descarte do efluente deste estudo. Tabela 2.3 – Parâmetros do Efluente Têxtil Pós-tratamento com Lodo Ativado. Efluente pós-tratamento Parâmetros CONAMA Nº 357 com lodo ativado Cor Real – mg Pt/Co L-1 1012 75 Turbidez NTU 84 100 DBO – mg O L-1 45 5 DQO – mg O L-1 292 - pH 7,94 6,0 a 9,0 3760 500 390 250 Sólidos Totais dissolvidos -1 mg L Cloreto total – mg L-1 Fonte: PELEGRINI (2006). 2.4 TÉCNICAS EM DESENVOLVIMENTO PARA REUSO DE EFLUENTES TÊXTEIS. Em seu estudo, Pelegrini (2006), realizou vários experimentos em escala piloto, empregando um tratamento eletroquímico em um efluente têxtil pós-tratado com lodo ativado visando desenvolver um tratamento terceário para reuso de água. O resultado encontrado demonstrou-se 34 uma excelente metodologia a ser empregada para a depuração de efluentes têxteis com custo similar ao tratamento da água de captação possibilitando o reuso deste efluente. Quadros (2005), estudou a reutilização de um efluente têxtil após o tratamento com o biopolimero quitosana e sulfato de alumínio sob diferentes concentrações, temperaturas e tempo de contato, obtendo uma remoção de cor de até 90% para o efluente retirado do tanque de equalização. O reuso deste efluente mostrou-se viável para o uso nos processos de pré-tratamento e de tingimento mediante os excelentes resultados encontrados. CARNEIRO et al. (2004), avaliaram a remoção de cor e a degradação do corante reativo por meio de um eletrodo macro-filme de TiO2, observando-se que após 20 minutos de fotoeletrocatalise que a remoção da cor era de 100%, observou-se ainda que os melhores meios para remoção do NaCl do banho foi em pH >10 e o Na2SO4 foi em pH 6. KOYUNCU (2002), estudou a remoção de corante e sal por nanofiltração, os efeitos de concentração e a velocidade de fluxo, de forma a reciclar os corantes e o sal filtrado. Observou-se que em concentrações de sal fixas o fluxo diminuiu com o aumento da concentração dos corantes e a remoção da cor diminui com o aumento da concentração de sal. 2.5 FIBRAS TÊXTEIS. As fibras têxteis podem ser divididas em dois grandes grupos denominadas fibras naturais e sintéticas (artificiais e químicas). As fibras naturais de origem vegetal são fibras essencialmente constituídas de celulose, a qual se encontra sempre na natureza em combinação com outras substâncias, como exemplo a lignina, gomas, resinas, gorduras, ceras e pigmentos. A análise por raios-X mostra que a celulose tem estrutura cristalina, sendo um polissacarídeo de longa cadeia e alto peso molecular. As fibras celulósicas naturais têm regiões amorfas, além de cadeias cristalinas e orientadas paralelamente. As regiões amorfas se caracterizam por não possuírem um ordenamento das moléculas, estando estas, portanto de forma aleatória. No tingimento de fibras celulósicas os corantes penetram na fibra pelas regiões amorfas (TWARDOKUS, 2004). 35 Na Figura 2.3 esta a representação da seqüência de uma unidade glicosídica que compõe cadeia celulósica, característica do algodão por exemplo (SALEM, 2000). 2.5.1 Fibra de Algodão. A fibra de algodão é uma fibra vegetal que possui a celulose como o seu principal componente químico. Depois da celulose, a cera constitui-se de grande importância, pois é responsável pelo controle de absorção de água e funciona como lubrificante entre as fibras durante os processos de fiação. H OH CH2OH H O OH H H H OH H H O H O H H H O CH2OH OH O H OH H H O O H 10,3 Aº OH CH2OH Figura 2.3 – Representação de Estrutura da Cadeia Celulósica. Fonte: SALEM (2000). O conhecimento da sua composição química é importante, pois esta influencia na adaptação dos processos de beneficiamento têxtil. A Tabela 2.4 mostra a composição química média do algodão onde o conteúdo celulósico é o elemento mais importante e aquele que comanda a maior parte das propriedades físicas e químicas do algodão (SILVA, 2003). Entre as propriedades químicas do algodão, pode-se afirmar que os ácidos orgânicos diluídos a frio não atacam o algodão, porém, se após a impregnação com estes ácidos, secarmos o substrato, este será danificado fortemente. O ácido sulfúrico concentrado e em ação prolongada transforma o algodão em compostos solúveis como a dextrina. O algodão pode ser fervido em 36 soluções alcalinas sem ser prejudicado, sendo, porém, recomendável a eliminação do ar, pois a presença do mesmo pode enfraquecer a fibra pela formação de oxi-celulose (TWARDOKUS, 2004). Tabela 2.4 - Composição Química Aproximada do Algodão. Composição Conteúdo (%) Celulose 94,0 Proteínas Cinzas Pectinas 1,3 1,2 0,9 Ácidos Orgânicos 0,8 Ceras Açúcares totais 0,6 0,3 Outros Fonte: SILVA (2003). 0,9 2.6 BENEFICIAMENTO TÊXTIL. O beneficiamento têxtil consiste em um conjunto de processos aplicados aos materiais têxteis objetivando transformá-los, a partir do estado crú, em artigos brancos, tintos, estampados e acabados (ANDRADE FILHO e SANTOS, 1987). O processo têxtil basicamente é dividido em fiação, tecelagem e beneficiamento. No processo de fiação a matéria-prima (algodão) é processada nos abridores, batedores, cardas, passadores, maçaroqueiras, filatórios, retorcedeiras e conicaleiras. Nesta etapa não há geração de efluentes líquidos, devido a todas estas operações ocorrerem na ausência de água. Na etapa de tecelagem ou malharia os fios tintos ou crus são transformados em tecidos planos ou tecidos de malhas nos teares. Esta etapa também é um processo que ocorre a seco, não ocorrendo geração de efluentes líquidos. 37 Na etapa de beneficiamento o substrato têxtil é processado (com o uso de água) com o objetivo de adquirir características como cor, toque e estabilidade dimensional. Esta etapa conforme Araújo e Castro (1986), é dividida em: - Tratamento prévio (Preparação) ou Alvejamento – onde se eliminam as impurezas da fibra e melhora-se a estrutura do substrato têxtil para prepará-lo para as operações de tingimento, estamparia e acabamento, ou empregá-lo como branco alvejado; - Tingimento – nesta etapa os substratos têxteis são coloridos; - Estamparia – etapa em que é aplicado um desenho colorido sobre o substrato têxtil já tratado; - Acabamento – são operações que conferem as características desejáveis ao substrato têxtil como brilho, toque, caimento, estabilidade dimensional e outros acabamentos ditos especiais como anti-ruga, impermeabilidade e anti-chama. 2.6.1 Tingimento. O processo de tingimento é um processo químico que visa conferir a cor e o aspecto final aos artigos têxteis, parâmetros estes que são utilizados pelos consumidores na escolha de tecidos determinando assim o sucesso comercial dos produtos têxteis. Além da padronização da cor, o consumidor exige algumas características básicas ao produto, como, elevado grau de solidez em relação à luz, lavagem e transpiração, tanto inicialmente quanto após uso prolongado. Para garantir essas propriedades, as substâncias que conferem coloração à fibra (corantes) devem apresentar alta afinidade, uniformidade na coloração, resistência aos agentes desencadeadores do desbotamento e ainda serem economicamente viáveis (TWARDOKUS, 2004). É o processo que mais consome recursos naturais e gera resíduo, principalmente nos processos em descontínuo usados para o processamento de tecidos de malha. Isso ocorre em parte por negligência e descuido de algumas empresas e em parte por desconhecimento de novas tecnologias de tingimento em termos de processos, produtos, corantes (esgotamento e a adsorção na fibra), equipamentos e ferramentas de controle e gestão de processos, que se associadas podem diminuir tanto a emissão de resíduos como a demanda por recursos naturais (MODAK, 1996). 38 O processo de tingimento causa uma modificação físico-química do substrato de forma que a luz refletida provoque uma percepção de cor. Os produtos que provocam estas modificações são denominados de materiais corantes. Estas substâncias são compostos orgânicos capazes de colorir substratos têxteis ou não têxteis, de forma que a cor seja relativamente resistente à luz e a tratamentos úmidos. Os corantes são solúveis, parcialmente solúveis (ou temporariamente) ou dispersos no meio de aplicação (água). No tingimento de corantes reativos, os corantes são adsorvidos e se difundem para o interior da fibra com auxílio de produtos auxiliares, eletrólito (cloreto de sódio ou sulfato de sódio) e álcali (soda cáustica ou carbonato de sódio) e se fixam à fibra (algodão), através de uma reação de substituição nucleofílica ou adição nucleofílica em pH alcalino. Nas indústrias têxteis o tingimento pode ser realizado por processos contínuos (por foulardagem ou impregnação), ou descontínuos (por esgotamento), ou ainda semi-contínuo (quando após a impregnação, a fixação do corante é realizada por esgotamento) conforme descritos a seguir. 2.6.1.1 Processo Contínuo (impregnação) e Semi-contínuo. Neste processo o banho de impregnação permanece estacionado enquanto o substrato passa continuamente por ele, é espremido mecanicamente e fixado por calor seco, vapor ou por repouso prolongado, sendo realizado em um equipamento chamado Foulard (TWARDOKUS, 2004). A Figura 2.4 mostra o funcionamento de um Foulard que é constituída por uma cuba (balseiro) e pelos rolos espremedores que são revestidos por borracha. A taxa de aplicação ou absorção é definida como “pick up” e depende da pressão aplicada através dos rolos espremedores. Nos processos contínuos e semi-contínuos, evita-se o esgotamento do banho e pretende-se que ocorra uma repartição uniforme do corante no artigo, promovendo a uniformização do banho nas fibras (ARAÚJO e CASTRO, 1986). 39 Figura 2.4 – Exemplo do Funcionamento de um Foulard. Fonte: O Pesquisador. 2.6.1.2 Processo Descontínuo (esgotamento). No processo por esgotamento o corante é deslocado do banho para a fibra através do contato freqüente entre o banho e a fibra mediante movimentação de um deles ou dos dois (TWARDOKUS, 2004). Este deslocamento depende da temperatura, agitação mecânica, da composição do banho em produtos auxiliares e da substantividade do corante. 2.6.1.3 Etapas do Tingimento. Durante o processo de tingimento três etapas são consideradas importantes: a montagem, a fixação e o tratamento final. A etapa de montagem ocorre quando o corante se desloca do banho para a fibra devido à substantividade. A etapa de fixação do corante à fibra é feita através de reações químicas, da simples insolubilização do corante ou de derivados gerados, e ocorre usualmente em diferentes etapas durante a fase de montagem e fixação. Entretanto todo processo 40 de tintura envolve um tratamento final, uma etapa de lavagem em banhos correntes para retirada do excesso de corante original ou corante hidrolisado não fixado nas etapas precedentes (TWARDOKUS, 2004). 2.6.1.4 Equipamentos de Tingimento por Esgotamento. A Figura 2.5 mostra uma Barca que é a máquina tradicionalmente mais utilizada para tingir tecidos por esgotamento. A agitação é feita apenas pela circulação do material provocado pelo molinelo (B) na parte superior da máquina fora do banho (A). O tecido encontra-se sob forma de corda, podendo ser colocadas varias cordas lado a lado na mesma barca. Os principais inconvenientes da Barca são a elevada relação de banho (acima de 1:15), que conduz a elevado consumo de água, energia e produtos químicos, bem como o percurso que o tecido faz em contato com o ar, prejudicial para certos tipos de corantes (ARAÚJO e CASTRO, 1986). Figura 2.5 – Barca de Molinelo. Fonte: O Pesquisador 41 A Figura 2.6 mostra uma máquina de tingir do tipo Jet (jato), onde o tecido é igualmente tingido em corda, mas há simultaneamente uma circulação de banho e do tecido. O tecido encontra-se praticamente sempre submerso no banho. Este equipamento pode trabalhar com velocidades muito elevadas (acima de 250 m/min) o que contribui para uma boa igualização do beneficiamento, outra vantagem em relação à Barca é a baixa relação de banho utilizada (entre 1:4,5 a 1:10) que reduz a quantidade de água, energia e produtos auxiliares gastos para o processo (ARAÚJO e CASTRO, 1986). Figura 2.6 – Máquina de Tingir tipo Jet. Fonte: O Pesquisador. 2.6.2 Corantes. Segundo Guaratini e Zanoni (2000) até a metade do século XIX, todos os corantes eram derivados de folhas, ramos, raízes, frutos ou flores de várias plantas e substâncias extraídas de animais. Mesmo tendo sua origem na Europa desde o século XVI, a indústria de corantes têxteis teve seu primeiro corante sintético descoberto apenas em 1856 na Inglaterra por Perkin. Devido a grande inovação tecnológica tida em torno de 1915, a Alemanha manteve o monopólio sobre a produção de corante sintético até a Segunda Guerra Mundial. 42 Na Tabela 2.5 são apresentados as principais descobertas de corantes sintéticos, ocorridas desde a síntese da malveina com sua respectiva classificação. Tabela 2.5 – Evolução e Classificação dos Corantes Sintéticos. Ano Ocorrência/Classificação 1856 Síntese da malveina (Perkin) 1858 Reação de diazotação (Griess) 1859 Síntese da magenta (Verguin) 1862 Reação de sulfonação (Nicholson) 1873 1º Corante Sulforoso (Croissant e Brentoniere) 1876 Síntese da crisoidina: 1º Corante Azo 1880 1º Corante azóico (Thomas e Robert Holliday) 1884 1º Corante direto: vermelho congo 1894 Síntese do Índigo 1901 1º Corante à Tina 1922 Corantes indigosois (Tina pré-reduzida) 1924 Corantes Dispersos 1935 Corantes de ftalocianina 1956 Corante reativo: Diclorotriazina – DCT (Procion) 1957 Corante reativo: Monoclorotriazina – MCT (Cibacron E/P) 1957 Corante reativo: Vinilsulfônico (Remazol) 1960 Corantes catiônicos modificados 1960 Corante reativo: Tricloropirimidina (Drimaren X) 1961 Corante reativo: Dicloroquinoxalina (Levafix E) 1971/72 Corante reativo: Diflúorcloropirimidina (Drimaren K e Levafix E) 1978 Corante reativo: Monoflúortriazina (Cibacron F e Levafix E-N) 1980 Heterofuncional: MCT + Vinilsulfônico (Sumifix supra) Anos 90 Heterof.: Flúor-triazina + Vinilsulfônico (Cibacron C) 1997 Corante reativo: Heterofuncional (Drimaren CL) Fonte: SALEM (2000). A molécula de corante utilizada para tingimento da fibra têxtil pode ser dividida em duas partes principais, o grupo cromóforo e a estrutura responsável pela fixação à fibra (estruturas aromáticas que absorvem luz visível e que fixam os corantes nas fibras). Existem vários grupos cromóforos utilizados atualmente na síntese de corantes, e são classificados segundo sua fixação, 43 como por exemplo, ácidos, diretos, básicos, de enxofre e reativos. No entanto, o grupo mais representativo e largamente empregado pertence a família dos azocorantes, que representam cerca de 60% dos corantes atualmente utilizados no mundo, sendo extensivamente utilizados no tingimento de fibras têxteis. (HASSEMER, 2006). As principais estruturas químicas dos corantes estão apresentadas no item 2.6.2.3, bem como a figura de uma molécula de corante. 2.6.2.1 Classificação dos Corantes. Os corantes são classificados por sua estrutura química ou por sua aplicação. Pela estrutura química do cromóforo eles podem ser classificados como: nitrofenol, nitrosofenol, azo, trifenilmetano, antraquinona, ftalocianina. A classificação conforme aplicação é feita de acordo com o tipo de fibra a ser tinta (TWARDOKUS, 2004). Esta classificação é apresentada na Tabela 2.6. Tabela 2.6 - Classificação dos Corantes por Aplicação. Corantes / Fibras Celulose Diretos Reativos Sulforosos Azóicos A Tina Leuco Ésteres Catiônicos Ácidos Complexos Metálicos Cromo Dispersos Fonte: SALEM (2000). Lã X X X X X X Seda Acetato Triacetato Poliamida Poliéster Acrílico X X X X X X X X X X X X X X 44 2.6.2.2 Corantes Reativos. Os corantes reativos são assim chamados devido a sua capacidade de formarem ligações covalentes com a fibra. Estes corantes podem ser utilizados no tingimento de fibras celulósicas com boas características de tingimento, solidez e estabilidade química (KUNZ, 2002). Os primeiros corantes reativos foram lançados no mercado somente em 1956 pela ICI, sendo estes obtidos a partir do cloreto cianúrico, onde os grupos reativos eram os diclorotriazina e monoclorotriazina. A partir desta descoberta, ocorreu um grande desenvolvimento científico e tecnológico e foram criados inúmeros grupos químicos reativos que possibilitavam ligações mais ou menos estáveis com a celulose (SALEM, 2000). 2.6.2.3 Constituição Química dos Corantes Reativos. As três principais partes da molécula de um corante reativo estão representadas na Figura 2.7, que nos mostra a estrutura química do corante (Reactive Black 5). a) Grupos Cromóforos - responsáveis pela cor: Como exemplo, temos: p-Quinona, o-Quinona, Azo, Azoxi, Nitro e Nitroso. b) Grupo Reativo – que forma a ligação covalente do corante com a fibra. Exemplos: vinilsulfônico, pirimidina e mono ou diclorotriazina. c) Outros substituintes: - Grupo auxocromo: grupos substituintes que afetam e alteram a cor da base do cromóforo (intensidade, comprimento de onda de remissão máxima e mínima,...) e como conseqüência a substantividade, lavabilidade e migração. Exemplos: amino, amino substituído, carboxílicos e hidroxílicos, sulfônico, etc. - Grupo solubilizante: responsável pela solubilidade do corante, que também afeta a substantividade, lavabilidade e migração. 45 Exemplos:: grupos sulfônicos (corantes ácidos, diretos e reativos) e aminas quaternárias (corantes catiônicos). CROMÓFORO GRUPO REATIVO AUXOCROMO Figura 2.7 – Exemplo da Estrutura de um Corante Reativo (Reactive Black 5). Fonte: França (2006). Estes corantes contêm um grupo nucleofílico (reativo) capaz de formar ligação covalente com grupo hidroxila das fibras celulósicas, com grupos amino, hidroxila e tióis das fibras protéicas e também com grupos amino das poliamidas. Existem numerosos tipos de corantes reativos, porém os principais contêm a função azo e antraquinona como grupos cromóforos e os grupos clorotriazinila e sulfatoetilsulfonila como grupos reativos. Neste tipo de corante, a reação química se processa diretamente através da substituição do grupo nucleofílico pelo grupo hidroxila da celulose para a classe monoclorotriazina e pela adição nucleofílica ao grupo hidroxila da celulose para a classe vinilsulfônico. Um exemplo é aquele do tingimento usando compostos contendo sulfatoetilsulfona, cuja adição do corante à fibra requer apenas a prévia eliminação do grupo sulfato em meio alcalino gerando o composto vinilsulfona, reação apresentada nas Equações 2.1 e 2.2. OHR – SO2 – CH2 – CH2 – OSO3Na R – SO2 – CH = CH2 + Na2SO4 (2.1) R – SO2 – CH2 – CH2 – O – Celulose (2.2) OHR—SO2 – CH = CH2 + HO – Celulose Fonte: GUARATINI e ZANONI (2000). 46 Os corantes reativos apresentam como característica uma alta solubilidade em água e formam uma ligação covalente com a fibra, que confere maior solidez da cor do tecido tingido à lavagem quando comparados a outros tipos de corantes que estabelecem apenas ligações fracas com a fibra. 2.6.2.4 Tingimento com Corante Reativo. Segundo Martín (2006), a função dos eletrólitos é fundamental, especialmente nos tingimentos intensos, dado que fornecem íons Na+, que reduzem ou neutralizam a carga negativa (potencial Zeta) que apresentam as fibras celulósicas em dissolução. Essa carga negativa da fibra exerce um efeito elétrico de repulsão ao corante aniônico o que resulta em menor esgotamento no tingimento. O sal comum, cloreto de sódio (NaCl), é mais econômico que o sulfato de sódio, (Na2SO4), mas em algumas ocasiões contém impurezas como sais de cálcio, um problema que se evita utilizando o sulfato. Por outro lado, está comprovado que o sulfato de sódio, além de ser mais caro, quando usado em igual concentração que o cloreto de sódio apresenta um menor rendimento do tingimento. Temos que considerar também que o eletrólito aumenta a densidade da água, com conseqüente diminuição da solubilidade do corante, podendo dar lugar a formação de agregados e aglomerados de corante e a conseqüente mancha (MARTÍN, 2006). 2.6.2.5 Substantividade e Reatividade. Substantividade ou afinidade do corante é o estado de equilíbrio entre a relação do corante na fibra e a concentração do corante no banho de tingimento, ou seja, uma medida da distribuição do corante entre a fibra e a parte aquosa do banho de tingimento em condições usuais. É um importante parâmetro no tingimento dos corantes, pois sem substantividade, os corantes irão sobrar no banho de tingimento e hidrolisar, ou seja, reagir com a água ao invés de reagir com a 47 celulose. A substantividade é um fator decisivo para a adsorção, difusão e igualização dos corantes, parâmetros estes fundamentais para a aparência final do produto obtido (SAMPAIO, 2001). Reatividade é medida pela velocidade de reação, nas mesmas condições de concentração de álcali e temperatura de tingimento. Quanto maior a concentração de álcali ou maior a temperatura que o corante necessita para reagir, menor a sua reatividade. A reatividade esta relacionada com o grupo químico reativo que o corante contém. Normalmente, denominamos corantes reativos a frio os de maior reatividade, cujas temperaturas de tingimento (por esgotamento), ou seja, a temperatura necessária para a reação entre fibra e corante, varia de 30ºC a 80ºC (vinilsulfônico, por exemplo) e são chamados corantes reativos a quente os de menor reatividade e que necessitam de temperatura acima de 80ºC para reagir nos processos por esgotamento (monoclorotriazina, por exemplo) (SAMPAIO, 2001). 2.6.3 Mercerização. Denomina-se mercerização o conjunto de procedimentos que produzem nas fibras celulósicas uma mudança em sua estrutura interna e morfológica que se traduz externamente em um aumento de brilho e mudanças de suas dimensões e internamente em um aumento de sua reatividade frente a determinados compostos químicos e aos corantes (CEGARRA, 1997). Para Heywood (2003), quando tecidos fabricados a partir de fibras vegetais (algodão, linho, etc.) são submetidas a ação de soda cáustica ou potásica por repouso, imersão ou de outra forma e neutralizados com ácidos e enxaguados, o mesmo terá adquirido novas e preciosas propriedades, tais como, melhor estabilidade dimensional, maior brilho e maior rendimento tintorial. Segundo Sabino (2006), a mercerização é um processo físico-químico que trata o algodão com uma lixívia alcalina (soda cáustica ou potásica) concentrada, sob condições determinadas de tensão longitudinal, tempo e temperatura. A fibra do algodão incha e a forma do corte transversal passa para uma forma arredondada e seu característico aspecto torcido transforma-se em cilíndrico. 48 O tecido mercerizado final em relação ao não mercerizado apresenta boa estabilidade dimensional, maior brilho, maior resistência à tração e à abrasão, maior rendimento tintorial (cerca de 15 a 25% em relação ao tecido não mercerizado) e torna o algodão imaturo (morto) quimicamente mais reativo, melhorando seu rendimento colorístico (SABINO, 2006). Esta mudança nas propriedades dos tecidos segundo Mandara (1993), são resultados do intumescimento e reorientação interna da estrutura da celulose, criando mais sítios para ligações químicas e físicas nas fibras de algodão maduro. Fibras imaturas também são reestruturadas, por intermédio disso melhorando sua tingibilidade e reatividade em geral. Malhas podem ser mercerizados na forma tubular ou aberta. Tão bem como os efeitos já mencionados (melhor brilho, resistência elástica e maior rendimento dos corantes), a mercerização também melhora na fibra e na malha a maciez e a cobertura de algodão morto (SHORE, 1995). O processo de mercerização pode ser realizado em algodão cru, purgado, alvejado ou mesmo no material tingido. Chamuscagem anterior a mercerização é aconselhável, para remover fibras da superfície que poderiam diminuir e mascarar o brilho desejado, e a desengomagem do tecido pode melhorar a absorbância e dar um resultado uniforme melhor. O processo ocorre no material normalmente seco, mas impregnação sobre o material molhado também pode ser realizado (HEYWOOD, 2003). As Figuras 2.8 e 2.9 mostram a máquina de mercerizar Sperotto e o tanque de impregnação da Malharia Brandili da qual foram retiradas as amostras de efluentes para os experimentos deste trabalho. O algodão, quando tratado a frio em uma solução de NaOH 30ºBé, se torna semitransparente, com estrutura arredondada quando visto no microscópio e encolhe muito no sentido longitudinal. A fibra entra em combinação com o álcali formando o composto denominado álcali-celulose, estrutura esta representada na Equação 2.3. C6H7O2(OH)3 + NaOH C6H7O2(OH)3-ONa (2.3) 49 Figura 2.8 – Máquina de Mercerizar – Sperotto – Malharia Brandili Ltda. Figura 2.9 – Impregnação da Soda Cáustica. 50 O álcali-celulose quando entra em contato com a água de lavagem, é decomposto formando celulose hidratada, diferindo da original nas características físicas e químicas. Esta reação, descoberta por John Mercer em 1848, deu origem ao processo de mercerização, no qual o algodão em peças ou em fio é tratado, sob tensão e a frio, em uma solução concentrada de NaOH (hidróxido de sódio) em uma máquina denominada de Mercerizadeira e, em seguida, lavada e neutralizada sob tensão (TWARDOKUS, 2004). Uma importante consideração na mercerização é a taxa de extração do álcali durante a lavação. A taxa de remoção de soda cáustica e a temperatura de secagem, ambos tem influência na acessibilidade resultante da fibra tratada (MANDARAS, 1993). Além do hidróxido de sódio, Mercer incluiu em sua patente também o efeito de outros agentes intumescentes, como: hidróxido de potássio, ácido sulfúrico e cloreto de zinco. Mais recentemente, o processo de tratamento do algodão com amônia anidra líquida tem sido desenvolvido, conferindo este, propriedades distintas próprias (HEYWOOD, 2003). 2.6.3.1 Teoria da Mercerização. A seção transversal do algodão depois da cutícula é composta de um conjunto de agregados denominados microfibras entre as quais se encontram os micro-canais; por sua vez, as microfibras são constituídas por micro fibrilas separadas pelos micro-canais; as micro fibrilas são formadas por cadeias celulósicas onde encontram-se as zonas amorfas e zonas cristalinas, localizando-se nas primeiras os núcleos reativos da celulose. As fases da mercerização são as seguintes: 1 – A solução de soda cáustica, por efeito da pressão osmótica, penetra na cutícula da fibra, passa pelos micro-canais e da lugar à reorientação das microfibras no interior desta. Esta é mais intensa quando é aplicada uma tensão longitudinal. A reorientação se produz orientando as microfibras para o eixo da fibra, a qual aumenta a resistência desta à tração. 2 – A solução de soda cáustica nos micro-canais penetra na microfibra, passa pelos microcanais desta, efetuando-se uma nova reorientação das micro fibrilas, no mesmo sentido que a anterior. 51 3 – Uma vez que a solução de soda cáustica se encontra no interior das micros fibrilas, se efetua a reação com a celulose. A magnitude desta reação vem governada pela concentração da soda cáustica, temperatura e o tempo, produzindo-se diferentes tipos de álcali- celulose. Assim para concentrações de soda cáustica entre 12 – 19% o tipo de álcali-celulose formada é NaOH (C6H10O5)2 e para concentrações maiores de 22% é a NaOH (C6H10O5). Interpretação da reação: A solução de soda cáustica penetra no interior da celulose como conseqüência da diferença da pressão osmótica criada entre a superfície e o interior da zona amorfa, devido à diferença da concentração de íons Na+ entre ambas as zonas. Ao penetrar a solução de soda cáustica pelas zonas amorfas da celulose, a presença de íons Na+ produz a ruptura de algumas pontes de hidrogênio, existentes entre os grupos - OH, das cadeias da celulose; isso facilita a passagem das soluções e origina uma maior quantidade de grupos – OH acessíveis aos reagentes químicos (CEGARRA,1997). De acordo com Vigo (1994) um simultâneo aumento também ocorre na acessibilidade da fibra aos reagentes químicos e corantes devido à descristalização ou baixo rearranjo das cadeias celulósicas e pontes de hidrogênio entre estas cadeias. Seguindo as condições da reação, se cria um equilíbrio entre os grupos “– ONa” e grupos “– OH” unidos por pontes de hidrogênio que mantém unidas as cadeias celulósicas impedindo sua separação; se a reação se desloca para a formação de muitos grupos “– ONa”, as forças de coesão entre as cadeias da celulose enfraquecem, podendo produzir a dispersão das moléculas desta no interior da solução da soda cáustica. Isso ocorre no tratamento da celulose de baixo grau de polimerização quando se trata com soluções de soda cáustica de concentrações elevadas, tal como no caso do rayon viscose. A reação da soda cáustica com a celulose representada na Equação 2.4 pode dar origem às seguintes álcali-celulose conforme apresentado nas Equações 2.5 a 2.7. [C6H7O2(OH)3]n + m NaOH (2.4) Mono-álcali-celulose m=1 [C6H7O2(OH)2 (ONa)]n (2.5) Di-álcali-celulose m=2 [C6H7O2(OH)1 (ONa)2]n (2.6) Tri-álcali-celulose m=3 [C6H7O3 (ONa3)]n (2.7) 52 Se durante a mercerização, a reação se efetua até o último grau, se geraria a dispersão da celulose na solução de soda cáustica, a qual não é desejada. Por isso, é necessário deter a reação na fase que da origem a celulose mercerizada, a qual se consegue mediante a eliminação do álcali com água em abundância (CEGARRA,1997). Vigo (1994) propõe na Figura 2.10 um possível mecanismo da reação de mercerização onde as flechas verticais indicam a direção das cadeias celulósicas. Se obtém desta maneira um hidrato de celulose de constituição [C6H10O5).H2 O]n que denominamos celulose mercerizada ou mais propriamente algodão mercerizado (ou celulose regenerada). Este aumento da capacidade de hidratação da celulose é permanente e parece ser devido à presença de uma maior quantidade de grupos – OH disponíveis (aproximadamente 25%), na malha cristalina da celulose mercerizada, conhecida como celulose II (CEGARRA,1997). NaOH NaOH CEL I NaOH Na-CEL I Lavação e Secagem Na-CEL II CEL II + Na-CEL I Figura 2.10 – Esquema Representativo do Mecanismo da Mercerização. Fonte VIGO (1994). 2.6.3.2 Mercerização e o Meio Ambiente. De acordo com Peres e Abrahão (1998), o efluente da mercerizadeira tem baixa DBO e baixos níveis de sólidos totais, mas são altamente alcalinos antes da neutralização quando comparado com os de outros processos de acabamento de algodão. Para Heywood (2003, apud PARK AND SHORE 1984), o descarte deste efluente sem tratamento seria totalmente prejudicial ao meio ambiente e um processo de neutralização, por 53 exemplo, com uso do gás proveniente das chaminés de caldeiras, tornaria este neutro, deixando-o de acordo com as leis ambientais locais. Algumas das diluições da lixívia cáustica podem ser usadas em processos de tingimento, como por exemplo, na preparação. Estas operações podem usar somente uma pequena fração e se o desperdiço pode ser evitado, uma instalação de recuperação de soda cáustica deveria ser considerada. A maioria das plantas de recuperação está baseada no processo de evaporação. Outros métodos, como a ultrafiltração e a osmose reversa tem sido examinados, mas apresentam dificuldades. As membranas que estão disponíveis para estas técnicas não são resistentes suficientemente aos líquidos alcalinos fortes, e alguns auxiliares de mercerização podem causar uma dilatação da membrana. Além do mais, o aumento da viscosidade da lixívia quando se torna mais concentrada aumenta a pressão e maiores superfícies filtrantes são requeridas para assegurar uma adequada recuperação. Outra forma de reaproveitamento deste efluente alcalino, que foi investigada e avaliada no presente trabalho, é a utilização deste no processo de tingimento, sendo que através da neutralização da soda cáustica do efluente com um ácido forte é gerada uma certa quantidade de eletrólito, que poderia substituir uma parte do eletrólito adicionado no processo de tingimento. 2.7 COLORIMETRIA. A colorimetria é uma técnica de medição da cor (CRISMENT, 1998). A cor medida em um objeto está relacionada com a fonte luminosa, a característica do material do objeto e das respostas tricromáticas do observador (percepção subjetiva causada no cérebro em conseqüência de certa energia radiante transmitida aos olhos (SALEM, 2000)). Estes dados, extremamente precisos e quantificados, caracterizam perfeitamente a cor, porque a experiência demonstra que três únicos valores numéricos bastam para identificar o espectro colorido da superfície de um objeto e da fonte de luz. Esta extraordinária simplificação constitui um eixo fundamental da visão tricromática, ou dizer, somente trivariante visual. Na Figura 2.11 é apresentado o sistema de cor CEILAB, onde os valores positivos do eixo “b” demonstram que a tonalidade está amarelada e os valores negativos demonstram que a cor está azulada. No eixo “a”, valores positivos demonstram que a tonalidade está avermelhada e valores negativos, que ela está esverdeada. No eixo “L”, os valores positivos demonstram que a 54 intensidade está menor (mais clara) e valores negativos, que ela está maior (mais escura), onde ∆E corresponde à diferença (variação) total da cor entre um padrão e uma amostra. A Equação 2.8 nos mostra a fórmula para o cálculo do ∆E no sistema CEILAB e a Equação 2.9 nos mostra a fórmula para o calculo do ∆E no sistema CMC a qual foi utilizada neste trabalho. ∆E = [ (∆a)2 + (∆b)2 + (∆L)2 ∆E = [ (∆C)2 + (∆H)2 + (∆L)2 ]½ (2.8) ]½ (2.9) Branco Amarelo Verde Vermelho Azul Preto Figura 2.11 – Eixo de Sistema de Cor CIELAB. Fonte: Lucas et al. (1996). A força colorística mede a concentração do corante (ou corantes) em um substrato tinto mostrando que uma amostra é um percentual mais forte ou mais fraco que um determinado padrão, onde se compara a diferença de intensidade de uma cor com o mesmo matiz e sendo utilizado a mesma concentração de corante bem como as mesmas condições de processo. A intensidade de cor pode ser avaliada partindo da refletância da cor na superfície da amostra, aplicando-se a Lei de Kubelka-Munk conforme demonstrado na Equação 2.10. 55 K/S = ( 1 – R )2 2R (2.10) Onde K/S é a absorbância (K determinada pelo corante como medida para a absorção da luz e S é determinada pelo substrato como medida para a difusão da luz) e R o fator de refletância de um dado comprimento de onda (LUCAS et al., 1996). 2.8 CARACTERÍSTICAS DOS EFLUENTES TÊXTEIS. Segundo Correia (1994), os produtos poluentes dos processos têxteis surgem tanto das impurezas da matéria-prima processada quanto da grande variedade de reagentes químicos usados nos processos de beneficiamento como, de engomagem, desengomagem, tecelagem, purga, alvejamento, mercerização, tingimento e acabamento. Ele coloca que a composição química das correntes de efluentes têxteis está sujeita as constantes mudanças em sua composição devido à diversidade dos processos têxteis e a grande gama de produtos químicos empregados. Como dados gerais, pode-se dizer que para a fabricação e beneficiamento de uma tonelada de um produto têxtil, consomem-se aproximadamente 200 toneladas de água. De todos os insumos químicos utilizados para o beneficiamento têxtil, mais de 90% são removidos após cumprir o seu papel requerido conforme apresentado na Tabela 2.7. Esses dados mostram bem que a indústria têxtil é potencialmente poluidora, seja pela alta demanda de água utilizada, seja porque a grande maioria dos produtos químicos utilizados é eliminada. Segundo uma pesquisa, a carga contaminante das águas residuárias das indústrias têxteis tem uma DQO de aproximadamente 1.700 mg de O2/L, em média. Isso significa três vezes acima das águas residuárias comuns (MENEZES, 2005). Para Correia (1994), antes de se aplicar tecnologias de diminuição de poluição, é necessário identificar os tipos de águas vindas dos diversos processos empregados pela indústria. 56 Tabela 2.7 – Carga de Produtos nas Águas Residuais das Indústrias Têxteis. Grupo de Produtos % sobre DQO total Agentes de engomagem 57 Umectantes e detergentes 18 Auxiliares de tingimento 7 Ácidos orgânicos 7 Preparação da fiação 5 Redutores 3 Branqueadores ópticos 1 Outros 1 Fonte: Menezes (2005). Na Tabela 2.8 são apresentadas às características dos efluentes para a fibra de algodão dos processos têxteis. Tabela 2.8 – Característica dos Efluentes dos Processos Têxteis para a Fibra de Algodão. Processo pH DBO (mg/L) Sólidos Totais Uso de água (L/kg) Desengomagem 6 - 11 1700 - 5200 16000 - 32000 3-9 Purga 10 – 13 50 – 2900 7600 – 17400 26 - 43 Alvejamento 8,5 – 9,6 90 – 1700 2300 – 14400 3 – 124 Mercerização 5,5 – 9,5 45 – 65 600 – 1900 232 – 308 Tingimento 5 - 10 11 - 1800 500 – 14100 8 – 300 Fonte: PERES e ABRAHÃO (1998). Os efluentes de tinturarias apresentam uma limitação evidente para a reutilização no próprio processo. A qualidade requerida da água para o tingimento é alta em termos de ausência de cor e o processo de tratamento empregado deverá ter alta eficiência em termos de remoção de cor para tornar possível a reutilização. 57 Segundo Ciardelli et. al. (2000), os processos úmidos nas indústrias têxteis requerem água de qualidade muito boa e baixos índices de corantes, detergentes e sólidos suspensos. Logo, um tratamento de purificação para reciclo da água deve ter um desempenho melhor do que para a descarga simples de acordo com os limites impostos pela legislação. A identificação de tipos genéricos de efluentes de tingimento é complicada pela diversidade, tanto da química dos corantes quanto dos processos de tingimento. A carga química dos efluentes de tingimento varia não somente em função da química do processo, mas também com a operação, isto é, se é contínua (impregnação) ou descontínua (esgotamento). Valores da relação de banho e do esgotamento do corante podem ser bem diferentes em função do método empregado, maquinário utilizado e dos materiais utilizados, principalmente da natureza da fibra e classe de corante. Os corantes residuais e os auxiliares químicos orgânicos e inorgânicos são responsáveis pela cor, sólidos dissolvidos e valores altos de DQO e DBO nos efluentes de tingimento. Dessa forma, as características dos efluentes dependem também dos corantes utilizados, da fibra e do método de tingimento. Os eletrólitos, ácidos e álcalis usados no tingimento contribuem para os sólidos totais (SAUER, 2002). Dependendo da origem, os efluentes apresentam normalmente diferentes volumes, cargas orgânicas, condutividade devida aos sais e auxiliares de tingimento adicionados, e cor, pH alcalino, com contaminação principalmente na forma solúvel (VANDEVIVERE et al., 1998; RAMOS, 2002). Efluentes provenientes da indústria de corante ou de processo envolvendo tingimento têxtil, não tratados convenientemente antes de serem lançados em águas naturais, são capazes de atingir reservatórios e estações de tratamento de água e são uma preocupação ecológica emergente (GUARATINI e ZANONI, 2000). A composição de um efluente misto em uma indústria de processamento têxtil, normalmente apresenta as seguintes características (BITENCOURT, 2002): - Cor intensa, devido à grande quantidade de corantes não fixados; - Altas temperaturas, devido ao emprego desta, em algumas etapas do processamento; - Concentração de matéria orgânica equivalente a de esgoto doméstico; - Grande quantidade de DQO refratária devido a corantes de alta massa molecular; 58 - Altas concentrações de AOX (Orgonohalogenados Adsorvíveis), sulfitos e metais pesados encontrados nos alvejantes e halógenos, enxofre ou metal pesado que se encontram presentes muitas vezes nos corantes. Os despejos do tingimento são variados, por causa dos diferentes tipos de corantes e da maneira pela qual são aplicados: são geralmente volumosos, tem forte coloração e, alguns, podem ser tóxicos. Sua DBO é geralmente baixa, mas podem atingir 37% da carga total em algumas fabricas (KAMMRADT, 2004). A redução do volume de efluentes, através de recirculação e recuperação de produtos químicos e subprodutos sem o comprometimento da qualidade do produto acabado, constituem o maior desafio enfrentado pela indústria têxtil (FREITAS, 2002). Segundo Peruzzo (2003), durante as últimas décadas, os custos para o tratamento de correntes de águas residuárias tem tido um aumento constante devido às regulamentações mais rigorosas e as vantagens econômicas. As indústrias tendem a investir cada vez mais tempo e dinheiro no reuso, recuperação e reciclagem de efluentes têxteis. Estes fatos desencadearam o desenvolvimento de processos integrados que ajudam a minimizar sistematicamente, sobretudo, a taxa de fluxo de águas residuárias de varias plantas que usam água em suas atividades. A seguir são demonstrados alguns exemplos industriais baseados na reciclagem e recuperação dos efluentes: a) Reuso direto da água de processos não contaminados, por exemplo, água resfriada para uso geral em indústrias; b) Processo cascata: água utilizada em processos que requerem alta qualidade para outros processos que requerem qualidade de água inferior, por exemplo, enxágüe final como primeira operação de lavagem; c) Tratamento de águas residuárias de uma fonte para reuso em outros processos (situação que esta sendo explorada no presente trabalho); d) Tratamento “loop” fechado e reciclo de águas residuárias de fontes particulares para reuso direto no processo; estes muitas vezes acompanhados por recuperação de processos químicos, por produtos e energia térmica. 59 Na Tabela 2.9 são apresentadas algumas características dos efluentes têxteis brutos após o processo de tingimento segundo diversos autores, bem como a média calculada a partir dos valores encontrados por estes autores. Autor Tabela 2.9 – Característica dos Efluentes Têxteis. pH DQO STD Cor Condutividade (mS/cm) (mg/L) (mg/L) (mgPtCo/L) Sauer, 2002 11,3 2920,0 Esteves, 2004 10,0 Weiler, 2005 11,3* 3825,0* Hassemer, 2006 11,2* 2462,0* Twardokus, 2004 10,9* Morell, 1996 12,3 1247,0 Tunussi, 2003 8,0 1034,8 Kammradt, 2004 10,0* 1781,6* Média 10,6 2211,7 250,0 2900,0 1218,3* 6,4* 77,5* 50,1* 37580,0 39,9 1344,4 12626,7 1281,3 755,9 * - valores médios calculados a partir dos valores encontrados por cada autor nas respectivas características. Seguindo o exemplo de reuso de efluente de Peruzzo (2003) que nos diz do aproveitamento de águas residuárias de uma fonte para reuso em outros processos, será mostrado neste trabalho uma situação real de reaproveitamento não só de água, mas também de subprodutos existentes em uma corrente para uma outra etapa de um processo. Trabalho este, que esta direcionado com esta nova tendência dentro da Indústria Têxtil, contribuindo assim com o surgimento de novas idéias e processos para a redução do consumo deste recurso natural que a cada dia se torna mais escasso. 60 3 MATERIAL E MÉTODOS Neste capítulo são apresentados, a descrição de material, o procedimento experimental e os métodos de avaliação dos resultados usados, dividido em três etapas. A primeira etapa apresenta os métodos utilizados para a caracterização do efluente (determinação de pH, condutividade, sólidos totais dissolvidos, teor de sódio, DQO, cloreto, alcalinidade total, dureza total, cor, turbidez). A segunda etapa apresenta os procedimentos laboratoriais e dos processos da produção utilizados e, a última etapa, apresenta os métodos empregados para a avaliação da determinação da eficiência do processo proposto (análise espectrofotométrica da cor, solidez à lavagem, redução do uso de água industrial e de eletrólito). 3.1 CARACTERIZAÇÃO DO EFLUENTE. O efluente da mercerizadeira foi coletado na Empresa Malharia Brandili Ltda. situada no município de Apiúna, Santa Catarina. O número total de amostras de efluente tiradas em diferentes períodos e analisadas foram cinco. Destas cinco amostras, as três primeiras foram usadas para ajustar a metodologia e as duas últimas, utilizadas para a geração dos resultados de tingimentos. O efluente foi coletado na saída da máquina mercerizadeira e armazenado em frascos inertes nas seguintes datas: 26/01/2006, 02/02/2006, 17/03/2006, 11/07/2006 e 26/09/2006. A partir dos resultados foi calculada a média aritmética que foi usada para caracterizar o efluente da mercerizadeira. Parte destas amostras foi encaminhada para o IPTB da FURB que realizou as análises de determinação de sódio e DQO. As análises de cloreto, sólidos totais dissolvidos, alcalinidade total, dureza total, pH, cor, turbidez e condutividade foram realizadas no laboratório de Engenharia Têxtil da FURB. A determinação de sódio foi feita pelo método de Espectrofotometria de Absorção Atômica (chama) da NBR 13809 de 1997 e a determinação de Demanda Química de Oxigênio (DQO) em águas e efluentes por HACH nº 8000 conforme Standart Methods. As análises de pH, cor, turbidez, e condutividade foram realizadas nos seguintes 61 equipamentos: pHmetro digital DIGIMED; colorímetro Policontrol micro processado com leitura direta; turbidímetro Policontrol AP2000 controlado por microprocessador e condutivímetro AT 230 Alfakit. Para a realização de todos os ensaios foram empregadas as técnicas de análise de águas constantes do “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater”. A determinação de Cloretos pelo método 407 A (1980 15º ed.); a determinação de Alcalinidade Total em águas e efluentes pelo método 403 (1980 15º ed.); a determinação de Dureza Total em águas e efluentes pelo método 3500 D (1992 18º ed.) e a determinação de Sólidos Totais Dissolvidos em águas e efluentes (110° Celsius) através do método MA/AN/LAB 013 da Malharia Brandili (metodologia preconizada do Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater) (EATON, 1995). 3.1.1 Determinação de Alcalinidade Total – Método Titulométrico. Alcalinidade é a quantidade de íons na água que reagem para neutralizar os íons hidrogênio. É uma medição da capacidade da água de neutralizar ácido (capacidade de resistir às mudanças de pH, capacidade tampão). Os principais constituintes da alcalinidade são os bicarbonatos (HCO3-), carbonatos (CO32-) e os hidróxidos (OH-) sendo que a distribuição entre estas três formas na água é função do pH (SPERLING, 1996). Este método tem como princípio a determinação da alcalinidade através da quantidade de ácido necessário para a neutralização dos componentes alcalinos da água (bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos). O procedimento segue as seguintes etapas: - Transferir 50 mL da amostra para um erlenmeyer e adicionar 2 gotas do indicador de fenolftaleína. - Titular com ácido sulfúrico 0,1N até que a coloração rosa tenha desaparecida. - Adicionar 1 gota do indicador de metil-orange e continuar a titulação até o aparecimento da coloração avermelhada. Anotar o volume total “V” (em mL) gasto na titulação. - Os cálculos são realizados através do uso da Equação 3.1. Alcalinidade Total (mg/L de CaCO3) = V . 100 (3.1) 62 3.1.2 Determinação de Cloretos – Método Titulométrico. Todas as águas naturais, em maior ou menor escala, contêm íons resultantes da dissolução de minerais. Os cloretos (Cl-) advem da dissolução de sais (ex: cloreto de sódio) (SPERLING, 1996). Este método tem como princípio a determinação de Cloretos através da quantidade de Nitrato de Prata necessária para a formação de Cloreto de Prata insolúvel. O procedimento segue as seguintes etapas: - Transferir 50 mL da amostra para um erlenmeyer ajustando-se o pH entre 7,0 – 10,0, adicionar 3 mL de peróxido de hidrogênio a 3% e adicionar 5 gotas do indicador cromato de potássio. - Titular com nitrato de prata 0,1N até a primeira alteração perceptível de cor (amarelo para amarelo-tijolo) e anotar o volume gasto “V” (em mL) na titulação. - Os cálculos são realizados através do uso da Equação 3.2. Cloretos (mg/L) = V . 71 (3.2) 3.1.3 Determinação de Dureza – Método Titulométrico. Dureza é a concentração de cátions de metais multivalentes em solução. Os cátions mais frequentemente associados à dureza são os cátions bivalentes Ca2+ e Mg2+. Em condições de supersaturação, esses cátions reagem com ânions na água, formando precipitados. A dureza pode ser classificada como dureza carbonato (correspondente à alcalinidade) e dureza não carbonato (demais formas), dependendo do ânion com a qual ela está associada (SPERLING, 1996). Este método tem como princípio a determinação da Dureza Total através da formação de complexos solúveis de certos cátions (cálcio e magnésio) pela reação com EDTA. O procedimento segue as seguintes etapas: 63 - Neutralizar a amostra até pH 7,0 e transferir 25 mL para um erlenmeyer adicionando-se 1 mL da solução tampão, adicionar 2 gotas do indicador negro de eriocromo T. - Titular com EDTA 0,001 M até que a solução passe de vermelho-vinho para azul e anotar o volume gasto “V” (em mL) na titulação. - Os cálculos foram realizados através do uso da Equação 3.3. Dureza Total (mg/L de CaCO3)= V . 5 (3.3) 3.1.4 Sólidos Totais Dissolvidos (STD) – Método Gravimétrico. Todos os contaminantes da água, com exceção dos gases dissolvidos, contribuem para a carga de sólidos. Os sólidos podem ser classificados de acordo com o seu tamanho e estado, as características químicas e a sua decantabilidade. Os sólidos totais dissolvidos são todas as partículas de menor dimensão, capazes de passar por um papel de filtro de tamanho especificado. Como exemplo, temos os sais e a matéria orgânica (SPERLING, 1996). Procedimento: - Inicialmente tarar até peso constante as cápsulas de porcelana, submetidas à temperatura de 110ºC (cápsulas vazias). Após a adição de 10 mL dos banhos a serem analisadas, estas foram postas em banho maria para evaporar a água. - Após a evaporação da água, levar as cápsulas de porcelana à estufa à 110ºC por 20 min. Esfriar até a temperatura ambiente em dessecador e pesar em balança analítica com precisão de 10-4 g. - Retornar a cápsula à estufa nas mesmas condições até peso constante. A diferença entre cápsula mais amostra e cápsula vazia multiplicado por 100 é o teor de sólidos totais dissolvidos em percentagem. 64 3.1.5 Turbidez, Cor, Condutividade, pH e DQO. Turbidez – representa o grau de interferência dos sólidos em suspensão existentes, com a passagem da luz através da água, conferindo uma aparência turva à mesma. Tem sua origem em partículas de rocha, argila, algas, microorganismos, etc. Cor – responsável pela coloração da água e sua forma constituinte são os sólidos dissolvidos. Tem sua origem na decomposição da matéria orgânica, ferro, manganês, resíduos industriais e esgoto doméstico. Divide-se em cor aparente e cor verdadeira onde na cor aparente pode estar incluída uma parcela devido à turbidez da água e quando esta é removida, obtém-se a cor verdadeira. Condutividade – os sais dissolvidos e ionizados presentes na água transformam-se num eletrólito capaz de conduzir a corrente elétrica. pH – potencial hidrogeniônico e representa a concentração de íons hidrogênio H+, dando uma indicação sobre a condição de acidez, neutralidade ou alcalinidade da água. Obs.: Estes quatro parâmetros foram medidos através de leitura direta nos aparelhos correspondentes, já descritos anteriormente. DQO – representa a quantidade de oxigênio requerida para estabilizar quimicamente a matéria orgânica carbonácea levando-a a CO2 e H2O. O valor obtido (em mg de O2/L) é, portanto, uma indicação indireta do teor de matéria orgânica presente (SPERLING, 1996). 3.2 RECEITA DE MERCERIZAÇÃO. Produtos auxiliares utilizados no processo de mercerização industrial foram os seguintes: umectante Resimerce MC (combinação de álcoois especiais) do fornecedor Resinac, dispersante/complexante Heptol CBM (derivado de ácidos carbônicos) do fornecedor CHT e agente complexante Heptol TGA (mistura de ácidos hidroxicarbônicos e seus sais) do fornecedor 65 CHT. A receita utilizada para a etapa de mercerização está apresentada na Tabela 3.1. A velocidade de impregnação empregada foi de 35 metros por minuto. Tabela 3.1 – Receita do Processo de Mercerização. Produto Quantidade(g/L) Umectante 93 Dispersante/complexante 22 Agente Complexante 11 Soda Cáustica 50ºBe 296,8 3.3 EXTRATO AQUOSO DO ALGODÃO. O extrato aquoso do algodão foi obtido através de uma simulação de um processo de preparação de algodão no equipamento Tubotest onde somente foi adicionado o substrato e água destilada e estes submetidos a 95ºC por 30 minutos. Com este extrato foram determinadas algumas características da fibra do algodão, como por exemplo, dureza, sólidos totais dissolvidos entre outros com a finalidade de indicar quais as origens de algumas características encontradas no banho da mercerizadeira bem como a interferência ou não destas características nos ensaios da medida da condutividade. 3.4 NEUTRALIZAÇÃO DO EFLUENTE. No laboratório de Engenharia Têxtil foram realizados ensaios de neutralização do efluente (efluente 11/07/06 e o efluente 26/09/06) empregando ácido sulfúrico como agente neutralizante a fim de se obter uma solução de pH final igual a 7,0 (sete) para a execução dos ensaios tintoriais; a medida foi realizada com pH-metro. A quantidade média de ácido sulfúrico gasta em laboratório 66 para a neutralização das amostras foi de: 2,5 ml de uma solução de H2SO4 0,5N mais 5,2 ml de uma solução de H2SO4 0,1N. Com estes efluentes foram realizados vários experimentos nas condições de processo com o objetivo de avaliar a quantidade de sulfato de sódio gerado mediante o uso da medição da condutividade dos banhos de tingimento para ambas as classes de corante. Este método de determinação da condutividade para a determinação da quantidade de sulfato gerado no efluente foi escolhido devido a sua rapidez e facilidade operacional. Com os dados obtidos gerou-se uma curva de correlação e então com a extrapolação de dados foi obtida a diferença na quantidade de eletrólito existente entre o tingimento com a água industrial e com o efluente neutralizado da mercerizadeira. 3.5 TINGIMENTO. O material utilizado no procedimento de tingimento incluindo os principais reagentes e equipamentos são descritos a seguir. Para garantir a reprodutibilidade do processo foram utilizados substrato e produtos auxiliares de mesma procedência bem como a realização dos ensaios em duplicata. • Substrato O tecido de malha 100% algodão utilizado para este teste era composto de fio penteado com uma gramatura de 175 g/cm2 e já preparado para o tingimento (pré-alvejado) conforme receita a seguir: - 1,6 spm de umectante Sandopan PYD (mistura de hidrocarbonetos e tensoativos não iônicos) do fornecedor Clariant. - 1,0 spm de dispersante Sirrix SB (mistura de ácidos orgânicos, sais inorgânicos e sais orgânicos) do fornecedor Clariant. - 2,8 g/L de soda cáustica 50º Be - 2,3 g/L de peróxido de hidrogênio 50% 67 O material foi tratado por 25 minutos a 95ºC e depois neutralizado. • Água Industrial Para a água industrial empregada em todos os processos de tingimento foi utilizada água deionizada produzida no Laboratório de Engenharia Têxtil a fim de eliminar qualquer interferência de certos contaminantes existentes na água industrial normal. • Corantes Os corantes foram da marca DyStar da classe reativo, linha Vinilsulfônico (Amarelo Remazol 3GL (sem colour Index – C. I.); Turquesa Remazol G-Extra – C.I. Blue 21) e a linha Monoclorotriazina (Vermelho Procion HE-3B – C.I. Red 120 e Laranja Procion HE-R – C.I. Orange 84). Baseado em conhecimentos práticos da empresa, os corantes Turquesa e Vermelho são muito sensíveis necessitando de cuidados especiais de tingimento, por isso foram escolhidos e representam uma situação crítica para o reuso de água para o processo de tingimento. • Produtos Auxiliares Os produtos auxiliares usados na etapa de tingimento foram: sulfato de sódio (comercial), dispersante Ladiquest 1097 (derivado de ácidos poliacrílico e fosfônico) do fornecedor Clariant, carbonato de sódio (comercial), ácido acético (comercial), dispersante Heptol CBM (agente Dispersante de ensaboamento) do fornecedor CHT e fixador Rewin MRTK (composto poliamônico) do fornecedor CHT. A quantidade de sulfato de sódio utilizada nos tingimentos das duas linhas de corantes foi baseada em uma escala decrescente partindo da quantidade padrão da receita (quantidade indicada pelo fornecedor do corante) até uma quantidade intermediaria variando de cinco em cinco gramas por litro com o objetivo de se analisar a variação das características para ambos líquidos empregados. Para a classe monoclorotriazina foi utilizado as seguintes quantidades: 65, 60, 55, 50, 45 e 40 g/L de eletrólito, para a classe Vinilsulfônico foi utilizado as seguintes quantidades: 50, 45, 40, 35 e 30 g/L de eletrólito. 68 • Equipamento Os tingimentos foram realizados em máquina de tingir (Tubotest) da marca Kimak em escala laboratorial, procurando trabalhar o mais próximo possível da realidade da produção, com capacidade de 24 tubos de polipropileno (PP) de 250 ml cada e com controlador automático de temperatura de tempo. Na Figura 3.1 é apresentado um esquema do equipamento. • Preparação das soluções de corantes e produtos auxiliares para o tingimento A receita utilizada para o tingimento das amostras está especificada na Tabela 3.2, sendo que para o tingimento se procedeu da seguinte forma: os corantes e produtos auxiliares foram diluídos em água deionizada em uma relação de 1:10, ou seja, uma grama de corante para 10 mL de água (para a classe monoclorotriazina, os corantes foram diluídos em água destilada em uma relação 1:20 devido à solubilidade limitada dos corantes) e alíquotas destas soluções foram pipetadas conforme as concentrações descritas na receita de tingimento. A relação de banho que foi utilizada para o tingimento das amostras foi de 1:8 (dez gramas do substrato para 80 mL de banho). I B F G A H D C E B I A – Tubo de saída de água quente; B – Válvula de entrada de água quente; C – Válvula de entrada de água; D – Tubo de saída de água; E – Válvula de saída de água; F – Resistência; G – Serpentina; H – Garra para o tubo-teste; I – Painel de controle A Figura 3.1 – Esquema do Tubotest do Laboratório de Engenharia Têxtil. 69 Tabela 3.2 – Receita do Processo de Tingimento. Produto/corante • MCT (Monoclorotriazina) VS (Vinilsulfônico) Laranja Procion HE-R 1,42 spm - Vermelho Procion HE-3B 3,0 spm - Amarelo Remazol 3GL - 0,5 spm Turquesa Remazol G-Extra - 1,25 spm Sulfato de Sódio 65 g/L 50g/L Carbonato de Sódio 20 g/L 5 g/L Dispersante 1,5 g/L 1,5 g/L Preparação dos substratos têxteis para o tingimento Cortaram-se as amostras de tecido (corpos de prova) de malha de algodão designada para estes testes em tamanho tal que ficassem um pouco acima de 10 gramas. A seguir as amostras foram pesadas e então o peso foi acertado para 10 gramas. As amostras foram identificadas para cada tipo de água utilizada. • Processo de Tingimento e Lavação Aos canecos de tingimento foram adicionadas as soluções dos corantes, os produtos auxiliares e a quantidade de água necessária (água industrial ou o efluente neutralizado) para completar a relação de banho. Em seguida homogeneizou-se a solução introduzindo o substrato. Para o tingimento com os corantes vinilsulfônicos (VS) a (60ºC) o sulfato e o álcali foram adicionados a frio no início do processo e para o tingimento com os corantes monoclorotriazina (MCT) a (90ºC) o sulfato foi adicionado a frio e o álcali foi adicionado após o tempo de 30 minutos a 90ºC. Fechou-se o caneco e colocou-se no equipamento que foi aquecido conforme o processo de tingimento. Após os 45 minutos da etapa de fixação (a temperatura de 60 e 90°C, dependendo do corante) a amostra foi retirada e realizado o processo de lavação conforme apresentado nas Figuras 3.2 e 3.3. 70 MONOCLOROTRIAZINA 40 20 10 10 1,5% FIXADOR 60 1,0 g/L DISPERSANTE TEMP. ºC 80 1,0 g/L DISPERSANTE 100 0 10 10 10 10 MINUTOS Figura 3.2 – Processo de Ensaboamento e Fixação para a Classe Monoclorotriazina. Para cada amostra de tingimento foi realizado um tingimento comparativo (padrão) utilizando os mesmos critérios, porém com água deionizada no lugar da água reutilizada da mercerizadeira. VINILSULFÔNICO 100 20 1,5 % FIXADOR 40 1,0 g/L DISPERSANTE 60 1,0 g/L ÁCIDO ACETICO TEMP. ºC 80 0 10 10 10 10 10 MINUTOS Figura 3.3 – Processo de Ensaboamento e Fixação para a Classe Vinilsulfônico. 71 As Figuras 3.4 e 3.5 mostram o processo atual empregado pela empresa com tingimento com água industrial e o processo proposto por este trabalho (com o aproveitamento do efluente da mercerização), respectivamente. No processo atual empregado, conforme apresentado na Figura 3.4, a malha crua é primeiramente mercerizada com uma solução de soda cáustica a 30ºBe e então é tingida, sendo que no processo de tingimento padrão da empresa usa-se água industrial. Todo efluente gerado nestas duas etapas (mercerizição e tingimento) é enviado para o tanque de equalização na estação de tratamento de efluente (ETE). O efluente que sai da mercerizadeira contém aproximadamente 1º Be de soda cáustica e deve ser neutralizado até pH 9 (nove) com ácido sulfúrico antes de ser enviado ao tratamento na ETE. Após o tratamento o efluente retorna ao corpo hídrico (rio). Água Industrial Água + NaOH Máq. Malha Mercerizada Mercerizar Malha Tingida Efluente de Malha Crua Tingimento Água + NaOH + Impurezas Tanque de Equalização ETE Rio Figura 3.4 – Processo de Tingimento Atual da Empresa Brandili. Na Figura 3.5 é demonstrado o processo proposto neste trabalho para a reutilização da água da mercerizadeira. Neste a malha crua é mercerizada da mesma forma que no processo atual da empresa Brandili e então é tingida, sendo que no processo de tingimento é adicionada a água da saída da mercerizadeira depois de neutralizada com ácido sulfúrico (pH = 7,0). O efluente produzido durante o tingimento é enviado a ETE e depois de tratado é lançado em um corpo hídrico. Portanto nesta situação, substitui-se a água industrial usada no tingimento pelo efluente neutralizado, reutilizando da etapa anterior de mercerização que contém na sua composição, além 72 de impurezas, sulfato de sódio que tem a função de eletrólito, produto este, necessário para o processo de tingimento com corantes reativos. Água + NaOH Máq. Malha Mercerizada Tingimento Efluente de Malha Crua Mercerizar Malha Tingida Água + NaOH Neutralização + Impurezas com H2SO4 Tanque de Equalização ETE Rio Figura 3.5 – Processo Proposto neste Estudo. 3.6 AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DO PRODUTO DO TINGIMENTO. A avaliação do resultado do tingimento foi efetuada comparando-se as amostras tingidas com o efluente contra as tingidas com água industrial (padrão) nos seguintes critérios: Diferença de cor (∆E); Força colorística; Solidez à lavagem; Para comparação do resultado entre o meio líquido empregado, foi então utilizada uma escala decrescente na concentração de sulfato de sódio (conforme descrito no item 3.5) onde se verificou a influência do sulfato de sódio existente no efluente (após o processo de neutralização) na cor final. 3.6.1 Avaliação da Diferença de Cor (∆E) e Força Colorística. A leitura das amostras foi executada através do aparelho Espectrofotômetro de remissão da 73 marca Macbeth – Color-Eye 3100, utilizando a fonte iluminante D65 (luz do dia). O substrato tingido foi dobrado quatro vezes e colocado sob o aparelho onde foram feitas duas medições consecutivas. Os resultados foram apresentados em função da diferença de cor (∆E) e força colorística, tomando como base os padrões (tecidos tingidos com água industrial). As análises foram realizadas na empresa Brandili. Nos dados foi aplicado o teste estatístico ANOVA para verificar se houve ou não diferenças significativas entre os tingimentos utilizando água industrial e o efluente da mercerizadeira. Quando necessário, aplicou-se o teste de TUKEY (5% de significância) onde se verificou se houve ou não diferenças significativas entre os tingimentos com os dois líquidos utilizados nos tingimentos. 3.6.1.1 Análise de Variância – ANOVA. A análise inferencial foi baseada na Análise de Variância (ANOVA) e no teste de comparação múltipla de TUKEY, através do software STATISTICA 7.0 (StatSoft, Inc., 2004). A Análise de Variância (ANOVA) é um teste de hipótese para verificar se existem diferenças significativas entre os níveis dos fatores (tratamentos). O objetivo do teste é determinar a probabilidade (p) que permite rejeitar a hipótese nula (Ho), ou seja, se p < α rejeita-se Ho; o teste é aplicado com nível de significância α de 0,05 (5%). Existem duas hipóteses: - Hipótese nula (Ho): todas as médias são iguais, portanto não há diferença entre os tratamentos; - Hipótese alternativa (H1): pelo menos duas médias são diferentes, portanto há diferença entre os tratamentos. O teste de TUKEY é um teste de comparação para identificação das combinações dos tratamentos nos parâmetros analisados que tem diferença estatística significativa entre as médias de uma resposta, considerando os fatores isoladamente e com as possíveis interações (HASSEMER, 2006). 74 3.6.2 Teste de Solidez à Lavagem. A solidez é a resistência do corante a remoção por agentes externos. O teste de solidez da uma idéia aproximada da durabilidade do beneficiamento e está relacionada ao grau de fixação do corante. Corantes raramente são iguais em solidez à todas as influências externas e é comum um corante ter boa solidez num aspecto, tal como à lavagem, mas deixa muito a desejar, por exemplo, com respeito à luz; A solidez à lavagem é expressa em termos de escala numérica, de 1 a 5 onde esta escala corresponde as seguintes graduações de acordo com as normas NBR-ISO105-A02 e A03: - Alteração de cor do substrato Grau 5 – Muito boa (cor inalterada); - Alteração de cor do substrato Grau 4 – Boa (fraca perda de intensidade ou alteração); - Alteração de cor do substrato Grau 3 – Suficiente (apreciável perda ou alteração); - Alteração de cor do substrato Grau 2 – Moderada (distinta perda ou alteração); - Alteração de cor do substrato Grau1 – Fraca (grande perda ou muita alteração); - Manchamento do substrato branco Grau 5 – Nenhum; - Manchamento do substrato branco Grau 4 – Muito fraco; - Manchamento do substrato branco Grau 3 – Apreciável; - Manchamento do substrato branco Grau 2 – Profundo; - Manchamento do substrato branco Grau 1 – Profundo tingimento do substrato branco. O teste de Solidez à Lavagem das amostras foi executado da seguinte forma (método preconizado da norma NBR-ISO 105-A01): recortou-se a amostra de tecido tingido (100 x 40 mm) e costuraram-se os tecidos testemunhos (de mesma composição da amostra, porem já com o processo de alvejamento) nos dois lados da amostra. Em seguida colocou-se o tecido em um recipiente contendo solução de sabão neutro (5 g/L de sabão comercial neutralizado com ácido acético). O recipiente é aquecido a 60ºC e a amostra é tratada por 20 minutos a esta temperatura. Após o processo de lavação a amostra é enxaguada duas vezes com água destilada a temperatura ambiente, espremeu-se a amostra para remover o excesso de água, abriu-se a costura nos dois lados maiores e um dos lados menores e secou-se as amostras ao ar. Após a amostra seca, foi realizada a avaliação de transferência de cor da amostra para os 75 tecidos testemunhos (manchamento) com o auxílio de uma escala cinza conforme NBR-ISO 105 – A03. 3.7 ANÁLISE DA REDUÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA E DE ELETRÓLITO. A análise foi realizada por meio de balanço de massa do processo, comparando o processo empregado pela empresa Brandili e o proposto com a reutilização do efluente. Para isto foram avaliadas as massas de entrada e saída e as concentrações de sulfato (eletrólito) através da medida de condutividade dos banhos de tingimento nos dois processos. 3.7.1 Quantidade de Água Utilizada no Processo de Tingimento da Empresa. Nas Tabelas 3.3 e 3.4 estão representadas as quantidades de água necessária para o processo completo de tingimento para as duas classes de corante atualmente utilizada pela empresa. Nesta situação esta sendo considerado um lote de peso médio (100 kg) em um processo com relação de banho de 1:8 e volume total de tingimento de 800 litros. As etapas descritas são as correspondentes ao processo completo, desde a preparação do material têxtil até a fixação final. O consumo médio atual de água na empresa é de 60 m3/h (FERRARI, 2005). A quantidade de água necessária para cada etapa depende diretamente da qualidade do substrato. No primeiro banho o substrato está seco e necessita de mais água para completar a relação de banho do processo, nas demais etapas é descontado o percentual de retenção de água no substrato e consequentemente ocorre um menor consumo de água (em torno de 300L). Existe também uma diferença no processo de lavação para as duas classes de corante, conforme já apresentado nas Figuras 3.2 e 3.3. O percentual de corante para a classe 76 monoclorotriazina é maior o qual necessita de mais um banho na lavação para a remoção do corante hidrolisado existente. Tabela 3.3 – Processo de Tingimento Completo para a Classe Monoclorotriazina. Etapa do Processo Volume de Número de ciclos de Águas Banho (L) Relação de Água/malha (L/kg) Preparação 1 800 8 Neutralização 1 500 5 Tingimento 1 500 5 Lavação 5 2500 25 Fixação 1 500 5 Total 9 4800 48 Fonte: Ferrari (2005). Tabela 3.4 – Processo de Tingimento Completo para a Classe Vinilsulfônico. Etapa do Processo Número de ciclos de Águas Volume de Banho (L) Relação de Água/malha (L/kg) Preparação 1 800 8 Neutralização 1 500 5 Tingimento 1 500 5 Lavação 4 2000 20 Fixação 1 500 5 Total 8 4300 43 Fonte: Ferrari (2005). 77 3.7.2 Vazão de Água Necessária para o Processo empregado na Empresa. 3.7.2.1 Vazão no Processo da Mercerizadeira. Segundo dados obtidos do processo de mercerização, a capacidade de produção média desta máquina é de 600 kg de substrato por hora e o regime de trabalho de 20 horas por dia em 22,5 dias trabalhados por mês, sendo que a produção média mensal de malha mercerizada na empresa foi de 53.679,60 kg. Com estes dados se obtém que o consumo é de 8,33L/kg de substrato e a vazão média real é de 993,65 L/h de água (FERRARI, 2005). 3.7.2.2 Vazão para o Processo de Tingimento. De acordo com o processo de tingimento descrito nas Tabelas 3.3 e 3.4, a quantidade de água necessária por quilograma de substrato é de 5 L/kg para a etapa de tingimento e de 48 L/kg para o processo completo da classe monoclorotriazina e de 43 L/kg para a classe vinilsulfônico. A quantidade média mensal processada é de 191.400 kg e o regime de trabalho é de 24 horas por dia em 22,5 dias trabalhados por mês. Obtém-se então que a vazão do processo completo de tingimento é de 17.011,2 L/h para a classe monoclorotriazina e de 15.239,2 L/h para a classe vinilsulfônico e a vazão somente para a etapa de tingimento é de 1.772,0 L/h para cada classe de corantes (FERRARI, 2005). 3.8 DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA PROPOSTO. O Sistema proposto para reuso do efluente da mercerizadeira irá contar com um sistema de peneiramento e após, dois tanques que iram trabalhar em paralelo para neutralização do efluente proveniente da mercerizadeira. Este seguira então, para um tanque reservatório para abastecer as 78 máquinas no processo de tingimento. Estes tanques terão suas dimensões baseadas nas vazões existentes (mercerizadeira e do tingimento) no qual ira substituir a água industrial normalmente utilizada para a etapa do tingimento por este efluente que também contém em sua composição uma certa quantidade de eletrólito. 79 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES Neste capítulo são apresentados os principais resultados obtidos com a metodologia descrita anteriormente, assim como a discussão que permite interpretar e avaliar estes resultados. Assim, estes resultados estão apresentados em três partes para uma melhor compreensão. A primeira parte apresenta a caracterização física e química do efluente. A segunda parte apresenta a quantificação de eletrólito gerado após a neutralização do efluente. A última parte, os dados obtidos para processo proposto (tingimento com banho de tingimento preparado a partir do efluente de mercerizição) comparando com o processo padrão (uso de água industrial para a preparação do banho), são avaliados em termos de: Força Colorística, Desvio de Cor (∆E) e solidez à lavagem e, as características dos efluentes gerados após o tingimento nas condições do experimento e os resultados do balanço de massa para a redução no uso de água industrial e de eletrólito. 4.1 CARACTERIZAÇÃO DO EFLUENTE. A quantidade de tingimentos (ensaios) realizados com os efluentes do dia 02/02/06 e 17/03/06 foi de 32, sendo estes utilizados para determinar via experimental à quantidade de sulfato de sódio existente no efluente. A quantidade de ensaios com o efluente do dia 11/07/06 foi de 35 onde se verificou a variação da condutividade em diferentes condições de tingimento e com o efluente do dia 26/09/06 foram realizados mais 22 ensaios para avaliação tintorial e de solidez. Todos estes ensaios foram realizados em duplicata. O efluente do dia 26/01/06 foi utilizado para ajustar os métodos de ensaios dos parâmetros químicos. Na Tabela 4.1 são apresentados os resultados das análises do efluente retirado da máquina de mercerizar onde foram coletadas amostras em dias e em condições diferentes de produção. Estes dados mostram que existe uma variação de valores dos parâmetros analisados e que algumas 80 amostras contêm, por exemplo, uma maior carga de resíduos, de sódio ou um valor de dureza total mais elevado. Estas diferenças são oriundas da origem do algodão e das condições de produção (impurezas na água industrial, etc.). Verificou-se também que os efluentes com alcalinidade e pH mais elevado apresentaram os maiores níveis de cor. Tabela 4.1 – Análise dos Efluentes da Mercerizadeira de Malha de Algodão da Empresa Brandili em Diferentes Datas. Parâmetros Unid. Efluente Efluente Efluente Efluente Efluente Média Analisados 26/01/06 02/02/06 17/03/06 11/07/06 26/09/06 Alcalinidade Total Cloretos mg/L 3675 6470 6380 7650 9340 6703 mg/L 106,5 156,2 134,9 163,3 149,1 142,0 Condutividade mS/cm 15,4 25,6 27,8 33,7 46,0 29,7 Cor Real uH 33 68 65 75 77 63,6 Dureza Total mg/L 10,2 7,5 10,4 40,0 66,0 26,8 DQO mg/L 298 806 654 486 502 549,2 12,70 13,08 12,99 13,56 13,32 13,13 pH Sódio mg/L 2155,76 3670,21 3012,16 5051,32 3954,24 3568,74 STD mg/L 3460 12520 13450 8900 21270 11920 Turbidez uT 9,71 20,63 16,50 12,73 12,93 14,50 Como observado na Tabela 4.1, o efluente tem uma alta carga de alcalinidade (média de 6703 mg/L) oriunda da quantidade de soda cáustica utilizada no processo de mercerização, a qual gera um valor alto para o pH, sendo que esta é neutralizada com ácido sulfúrico para utilização nos processos de tingimento. Outra característica importante é o teor de sódio (3568,74 mg/L em média) que após o processo de neutralização, é convertido em sulfato de sódio, produto este necessário para o processo de tingimento com corante reativo conforme já descrito no item 2.6.2.4; este sódio influencia também na condutividade existente no efluente. A quantidade de STD tem sua origem no residual do banho da mercerizadeira, a dureza total encontrada tem sua origem principal na natureza do algodão. A fibrila do algodão gera uma turbidez (sólidos em suspensão) a qual pode ser reduzida com o uso de um sistema de filtração. A cor e a DQO do 81 efluente têm a sua origem nas impurezas do algodão, que são extraídas (como solúveis ou sólidos dissolvidos) no processo de mercerização, e nos produtos químicos utilizados no processo em conjunto com as impurezas do algodão extraídas no processo de mercerização. A quantidade de cloretos tem sua principal origem na água tratada que a empresa utiliza para o consumo em produção (água industrial) conforme apresentado na Tabela 4.2. Na Tabela 4.2 são apresentadas as características físicas e químicas encontradas da água industrial (coletada na Malharia Brandili), do banho da mercerização utilizado na impregnação e do extrato aquoso do substrato (solução extraída do tecido de malha de algodão após um processo de fervura conforme descrito no item 3.3), onde se observam algumas origens para a característica do efluente da mercerizadeira já descritos no parágrafo anterior. Tabela 4.2 – Características Físicas e Químicas Encontradas no Processo de Mercerização. Água Banho da Extrato Aquoso Parâmetro analisado Unid. Industrial Mercerizadeira do (Brandili) Algodão Alcalinidade Total mg/L 24,23 336.250,00 N.D. Cloretos mg/L 39,70 71,00 49,70 Condutividade mS/cm 0,13 1641,00 1,68 Dureza Total mg/L 10,88 4,0 321,42 7,76 13,55 6,33 pH STD mg/L 128,50 1108,40 1280,60 Turbidez uT N.D. 6,40 96,22 Fonte: Ferrari (2005). N.D. – Não Determinado. Conforme apresentado por Twardokus (2004) na Tabela 2.2, alguns dos valores encontrados no efluente da mercerizadeira estão acima dos limites toleráveis para a utilização nos processos têxteis (como por exemplo, a cor, STD e turbidez), porém aceitáveis para o reuso conforme mostram os resultados obtidos no decorrer neste trabalho. 82 4.2 QUANTIFICAÇÃO DO ELETRÓLITO GERADO NA NEUTRALIZAÇÃO DO EFLUENTE DA MERCERIZADEIRA. A determinação da quantidade de sulfato de sódio (eletrólito) gerado no efluente após o processo de neutralização do efluente com ácido sulfúrico foi realizada através medida da condutividade. Este método se mostrou apropriado, devido a sua facilidade de operação (medição obtida por um eletrodo), mais rápido do que o método gravimétrico na determinação da quantidade de eletrólito, já considerar a influencia de possíveis interferentes existentes no efluente e através dos baixos desvios encontrados nos resultados de condutividade nos líquidos empregados neste trabalho. Através deste, foi identificado à diferença de eletrólito existente nos banhos com os dois tipos de líquidos empregados, água industrial e o efluente da mercerizadeira com ambas as classes de corante. Os resultados estão descritos a seguir. 4.2.1 Quantificação do Eletrólito Gerado Através da Medida da Condutividade – Classe Monoclorotriazina (MCT). A Tabela 4.3 mostra os resultados da medida da condutividade dos banhos de tingimento com os corantes da classe monoclorotriazina com variação da concentração de eletrólito sulfato de sódio entre 40 e 65 g/L em ambos os líquidos empregados (água industrial - BA e efluente da mercerizadeira neutralizado - BE). A condutividade foi medida antes e depois do tingimento em dois pontos diferentes. No início do tingimento (BAI e BEI) os banhos continham apenas o corante e o eletrólito (sulfato de sódio), enquanto no final do tingimento (BAF e BEF) ainda foi adicionada para a fixação dos corantes certa quantidade de álcali. Para cada concentração de sulfato de sódio utilizada encontrou-se uma diferença no valor da condutividade entre a água industrial e o efluente da mercerizadeira, que se deve à quantidade de eletrólito existente a mais no efluente da mercerizadeira, tanto para a medição no início do processo como para o final. A média encontrada desta diferença é de 21,05 mS/cm para o início do tingimento é de 15,29 mS/cm 83 para o final do tingimento, sendo que a diferença entre os dois pontos esta relacionada ao efeito da adição do álcali no processo. Tabela 4.3 – Condutividade média dos Banhos de Tingimento com Água Industrial e com o Efluente Neutralizado com os Corantes Monoclorotriazina variando a Quantidade de Eletrólito. Todos os ensaios foram realizados em duplicata. Quantidade Condutividade (mS/cm) Condutividade (mS/cm) de Início do Tingimento Final do Tingimento Sulfato de Sódio (g/L) Água Efluente Água Efluente Diferença Diferença adicionada Industrial neutralizado Industrial neutralizado 40 53,90 70,00 16,10 86,40 103,25 16,85 45 54,70 75,30 20,60 91,00 107,70 16,70 50 61,10 83,65 22,55 100,00 114,80 14,80 55 69,45 88,75 19,30 106,00 117,80 11,80 60 74,40 98,50 24,10 111,45 122,50 11,05 65 79,60 103,25 23,65 118,30 138,85 20,55 Média 21,05 15,29 ±3,04 ±3,54 A Figura 4.1 mostra as condutividades em função da quantidade de eletrólito (sulfato de sódio) adicionado. Nos resultados encontrados das leituras realizadas nos banhos de tingimentos é possível verificar a diferença entre as leituras do início e do final do tingimento, demonstrando também que a adição do álcali aumenta a condutividade do banho para ambos os casos, e para o efluente a quantidade encontrada é maior devido a quantidade existente de eletrólito gerado (valor da amostra de 33,7 mS/cm) durante a neutralização do efluente com ácido sulfúrico conforme descrito no item 3.4. O desvio padrão encontrado da medida da condutividade variou entre 0,1 a 2,5 representando uma variação máxima de 4,8% entre os tingimentos em duplicata. 84 Condutividade (mS/cm) 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 40 45 50 55 60 65 Sulfato de Sódio (g/L) BAI BAF BEI BEF Figura 4.1 – Condutividade Média dos Banhos de Tingimento com Corantes Monoclorotriazina em Função da Concentração do Eletrólito. Todos os Ensaios foram realizados em duplicata. (banho com água industrial – BAI e banho com o efluente – BEI no início do tingimento e banho com água industrial – BAF e com o efluente – BEF no final do tingimento). Para determinar a quantidade existente de sulfato de sódio no efluente da mercerizadeira após a neutralização foi gerada uma curva de correlação para cada ponto conforme as Equações 4.1, 4.2, 4.3 e 4.4 onde a letra “x” representa condutividade (mS/cm) e a letra “Y” representa a concentração de sulfato de sódio (g/L) e representadas na Figura 4.2. Para a geração destas curvas foi considerado que a água industrial continha zero de condutividade e que o efluente continha 33,7 mS/cm de condutividade antes da adição dos produtos do tingimento. Y = 0,8101 x – 0,5008 R2 = 0,9949 (4.1) BAF - Y = 0,5331 x – 1,614 R2 = 0,9835 (4.2) BEI - Y = 0,9226 x – 27,908 R2 = 0,9825 (4.3) BEF - Y = 0,6369 x – 22,205 R2 = 0,9858 (4.4) BAI - Com o uso destas curvas geradas, foi calculado um valor médio da quantidade de sulfato de sódio existente entre água industrial e o efluente em diferentes valores de condutividade, sendo então calculada uma diferença para cada valor e consequentemente uma média desta diferença para ambos os pontos conforme apresentado na Tabela 4.4. O valor encontrado de sulfato de sódio foi de 13,90 g/L para o início do tingimento e de 8,99 g/L para o final do tingimento. 85 70 Sulfato de Sódio (g/L) 60 50 40 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Condutividade (m S/cm ) BAI BAF BEI BEF Figura 4.2 – Curvas de Correlação da Condutividade em Função da Concentração de Sulfato de Sódio - MCT. Todos os ensaios foram realizados em duplicata. (banho com água industrial – BAI e banho com o efluente – BEI no início do tingimento e banho com água industrial – BAF e com o efluente – BEF no final do tingimento). . Tabela 4.4 – Quantidade de Sulfato de Sódio obtido Através das Curvas de Correlação - MCT. Condutividade determinada (mS/cm) Quantidade de Sulfato de Sódio (g/L) Início do Tingimento Diferença 16,65 78,23 Quantidade de Sulfato de Sódio (g/L) Final do Tingimento Efluente Diferença Água Industrial neutralizado 40,00 27,62 12,38 55,56 40,00 Efluente neutralizado 23,35 73,60 54,62 40,00 14,62 97,67 50,36 40,00 10,36 74,08 55,00 40,44 14,57 106,37 55,00 45,54 9,46 86,42 65,00 51,82 13,18 121,22 62,92 55,00 7,92 89,96 67,79 55,00 12,79 125,13 65,00 57,49 7,51 100,70 76,57 65,00 11,57 136,92 71,28 65,00 6,29 13,90 ±1,77 Média Média Água Industrial Condutividade determinada (mS/cm) 8,99 ±2,20 86 4.2.2 Quantificação do Eletrólito Gerado Através da Medida da Condutividade – Classe Vinilsulfônico (VS). A Tabela 4.5 mostra os resultados da medida da condutividade dos banhos de tingimento com os corantes da classe vinilsulfônico com variação adicionada da concentração de eletrólito sulfato de sódio entre 30 a 50 g/L em ambos os líquidos empregados (água industrial - BA e efluente da mercerizadeira neutralizado - BE). A condutividade foi medida antes e depois do tingimento em dois pontos diferentes. No início do tingimento (BAI e BEI) os banhos continham o corante, o eletrólito (sulfato de sódio) e o álcali, porém a frio, enquanto que no final do tingimento (BAF e BEF) foi medida após o término do processo de tingimento (30 minutos de fixação a 60ºC). Para cada concentração de sulfato de sódio utilizada encontrou-se uma diferença no valor da condutividade entre a água industrial e o efluente da mercerizadeira, que se deve à quantidade de eletrólito existente a mais no efluente da mercerizadeira, tanto para a medição no início do processo como para o final. A média encontrada desta diferença é de 15,55 mS/cm para o início do tingimento e de 14,01 mS/cm para o final do tingimento, não houve uma diferença significativa entre o início e final do processo demonstrando que somente o tempo de processo não influenciou no resultado da condutividade. A Figura 4.3 mostra as condutividades em função da quantidade de eletrólito (sulfato de sódio) adicionado. Nos resultados encontrados das leituras realizadas nos banhos de tingimentos verificou-se que não houve uma diferença significativa entre as leituras do início e do final do tingimento e para o efluente a quantidade encontrada é maior devido a quantidade existente de eletrólito gerado (valor da amostra de 33,7 mS/cm) durante a neutralização do efluente com ácido sulfúrico conforme descrito no item 3.4. O desvio padrão encontrado da medida da condutividade variou entre 0,1 a 1,85 representando uma variação máxima de 3,7% entre os tingimentos em duplicata. 87 Tabela 4.5 – Condutividade média dos Banhos de Tingimento com Água Industrial e com o Efluente Neutralizado com os Corantes Vinilsulfônico variando a Quantidade de Eletrólito. Todos os ensaios foram realizados em duplicata. Quantidade Condutividade (mS/cm) Condutividade (mS/cm) de Início do Tingimento Final do Tingimento Sulfato de Sódio (g/L) Água Efluente Água Efluente Diferença Diferença adicionada Industrial neutralizado Industrial neutralizado 30 50,30 62,05 11,75 50,30 65,20 14,90 35 56,45 69,30 12,85 57,05 70,90 13,85 40 62,90 80,45 17,55 62,10 77,05 14,95 45 65,80 82,90 17,10 70,95 82,70 11,75 50 72,45 90,95 18,50 75,65 90,25 14,60 15,55 ±3,03 Condutividade (mS/cm) Média 14,01 ±1,34 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 35 40 45 50 Sulfato de Sódio (g/L) BAI BAF BEI BEF Figura 4.3 - Condutividade Média dos Banhos de Tingimento da Classe Vinilsulfônico em Função da Concentração do Eletrólito. Todos os Ensaios foram realizados em duplicata. (banho com água industrial – BAI e banho com o efluente – BEI no início do tingimento e banho com água industrial – BAF e com o efluente – BEF no final do tingimento). Para determinar a quantidade existente de sulfato de sódio no efluente da mercerizadeira após a neutralização foi gerada uma curva de correlação para cada ponto conforme as Equações 4.5, 4.6, 4.7 e 4.8 onde a letra “x” representa a condutividade (mS/cm) e a letra “Y” representa a 88 concentração de sulfato de sódio (g/L) e representadas na Figura 4.4. Para a geração destas curvas foi considerado que a água industrial continha zero de condutividade e que o efluente continha 33,7 mS/cm de condutividade antes da adição dos produtos do tingimento. Y = 0,6725 x – 1,1755 R2 = 0,9857 (4.5) BAF - Y = 0,648 x – 0,7991 R2 = 0,9945 (4.6) BEI - Y = 0,8611 x – 26,849 R2 = 0,9814 (4.7) BEF - Y = 0,8969 x – 29,417 R2 = 0,9970 (4.8) BAI - Sulfato de Sódio (g/L) 60 50 40 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 120 140 Condutividade (m S/cm ) BAI BAF BEI BEF Figura 4.4 – Curvas de Correlação da Condutividade em Função da Concentração de Sulfato de Sódio - VS. Todos os ensaios foram realizados em duplicata. (banho com água industrial – BAI e banho com o efluente – BEI no início do tingimento e banho com água industrial – BAF e com o efluente – BEF no final do tingimento). Com o uso destas curvas geradas, foi calculado um valor médio da quantidade de sulfato de sódio existente entre a água industrial e o efluente neutralizado em diferentes valores de condutividade, sendo então calculada uma diferença para cada valor e consequentemente uma média desta diferença para ambos os pontos conforme apresentado na Tabela 4.6. O valor 89 encontrado de sulfato de sódio foi de 12,58 g/L para o início do tingimento e de 11,15 g/L para o final do tingimento. Tabela 4.6 – Quantidade de Sulfato de Sódio obtido Através das Curvas de Correlação – VS. Quantidade de Sulfato de Sódio Quantidade de Sulfato de Sódio CondutiConduti(g/L) (g/L) vidade vidade Início do Tingimento Final do Tingimento calculada determinada Água Efluente Diferença Água Efluente Diferença (mS/cm) (mS/cm) Industrial NeutraliIndustrial Neutralizado zado 46,36 30,00 13,07 16,93 47,53 30,00 13,21 16,79 61,23 40,00 25,88 14,13 62,96 40,00 27,05 12,95 66,02 43,22 30,00 13,22 66,25 42,13 30,00 12,13 76,09 50,00 38,67 11,32 77,70 49,36 40,00 9,35 77,63 51,03 40,00 11,03 78,40 50,00 40,90 9,10 89,25 58,85 50,00 8,84 88,55 56,58 50,00 6,58 12,58 ±2,82 Média Média 11,15 ±3,59 Quando se compara as quantidades de sulfato de sódio encontradas nos banhos das duas classes de corante observam-se valores próximos para ambas as classes de corantes, de 13,90 g/L (no início do processo da classe monoclorotriazina), de 8,99 g/L (no final do processo da classe monoclorotriazina), 12,58 g/L (no início do processo da classe vinilsulfônico) e de 11,15 g/L (no final do processo com a classe vinilsulfônico). Considerando estas condições de processo, obtémse um valor médio de 11,60 g/L, valor este correspondente ao sulfato de sódio existente no efluente da mercerizadeira após o processo de neutralização. 90 4.3 RESULTADOS DOS TINGIMENTOS. 4.3.1 Avaliação das Propriedades Tintoriais. Como mencionado acima, foram empregados duas classes de corantes reativos para os tingimentos do substrato. Para a classe de corantes vinilsulfônicos como base da bicromia da cor foi escolhido o Turquesa Remazol G-Extra em combinação com o Amarelo Remazol 3GL e para a classe monoclorotriazina o Vermelho Procion HE-3B como base da bicromia da cor em combinação com o Laranja Procion HE-R, sendo que estes dois corantes bases são muito sensíveis necessitando de cuidados especiais de tingimento e por isso foram escolhidos representando uma situação crítica para o reuso de água para o processo de tingimento de acordo com conhecimentos práticos da empresa. As Figuras 4.5 e 4.6 apresentam as amostras dos tingimentos comparativos realizados com água industrial e com efluente da mercerizadeira para ambas as classes de corante conforme descrito no item 3.5. No centro tem-se o tingimento padrão, acima o tingimento com o efluente e abaixo o tingimento com a água industrial nas diferentes concentrações de sulfato de sódio. Os itens A e B indicam que os experimentos foram realizados em duplicata. Além da avaliação visual, onde não foram verificadas diferenças significativas (Figuras 4.5 e 4.6), foram também avaliados os valores numéricos espectrais obtidos por meio de análise espectrofotométrica de remissão. As amostras das duas cores após o processo de tingimento foram analisadas nos critérios de Força Colorística (FC) e Desvio de Cor (∆E), sendo que foi considerado o tingimento padrão, as amostras tingidas com a água industrial na quantidade de sulfato indicada pelo fornecedor para ambas as classes de corante (65g/L para monoclorotriazina e de 50 g/L para vinilsulfônico). 91 A B A 65 g/L B A 60 g/L B A 55 g/L B A 50 g/L B A 45 g/L 40 g/L Efluente Padrão A 65 g/L Padrão B 65 g/L Água A B A 60 g/L B A 55 g/L B A 50 g/L B A 45 g/L B 40 g/L Figura 4.5 – Avaliação Visual dos Tingimentos - Monoclorotriazina. A B A 50 g/L B A 45 g/L B A 40 g/L Efluente B A 35 g/L Padrão A 50 g/L B 30 g/L Padrão B 50 g/L Água A B 45 g/L A 40 g/L B A B 35 g/L A B 30 g/L Figura 4.6 – Avaliação Visual dos Tingimentos - Vinilsulfônico. Nas Figuras 4.7 e 4.8 tem-se a posição no eixo cromático das amostras tingidas em relação ao padrão de ambas as classes de corantes onde quanto mais próximo do centro mais próximo as amostras estão em relação ao padrão na questão de tonalidade, saturação e luminosidade. 92 Figura 4.7 – Eixo Cromático, Saturação e Luminosidade dos Tingimentos – MCT. Todos os Ensaios foram realizados em duplicata. Figura 4.8 – Eixo Cromático, Saturação e Luminosidade dos Tingimentos – VS. Todos os Ensaios foram realizados em duplicata. Nas Figuras 4.9 e 4.10 estão representados os valores das análises colorimétricas dos tingimentos em duplicata (A e B) das amostras em relação ao padrão da cor nas diferentes 93 concentrações de sulfato de sódio utilizadas para ambos os líquidos empregados. No primeiro quadro da tabela tem-se os valores colorimétricos da amostra padrão, que neste caso foram obtidas da média das leituras dos tingimentos com a quantidade recomendada pelo fornecedor (65 g/L de sulfato de sódio para a classe monoclorotriazina e de 50 g/L de sulfato para a classe vinilsulfônico) com seus respectivos valores de L* (claridade da cor), a* (eixo vermelho-verde), b* (eixo amarelo-azul), H* (tonalidade) e C* (saturação) e na segunda parte da tabela tem-se os valores de DL (desvio de claridade), DC (desvio de saturação), DH (desvio de tonalidade), DEcmc (desvio total de cor), %STR-SUM (força colorística) e SC-LCH (agrupamento de tons 555) de cada tingimento em duplicata para ambas as classes de corante. Figura 4.9 – Resultados dos Parâmetros Colorimétricos Analisados no Espectrofotômetro - MCT. De acordo com Twardokus (2004), o limite tolerado para aprovação das cores para exportação é no máximo ∆E = 1,0 e a variação da intensidade de cor não deve ultrapassar 5%. No processo produtivo em geral o valor de ∆E varia entre 0,3 a 0,6 em relação aos diversos lotes produzidos da mesma cor em artigos para exportação, sendo esta a exigência máxima, enquanto que para o mercado nacional (exigência média) o valor pode chegar até 1,5. 94 Figura 4.10 – Resultados dos Parâmetros Colorimétricos Analisados no Espectrofotômetro – VS 4.3.1.1 Tingimento com Monoclorotriazina (MCT) – Força Colorística. Na Tabela 4.7 estão representados os resultados a partir da Figura 4,9 da Força Colorística dos tingimentos com MCT comparativos com efluente neutralizado e com água industrial com a variação na concentração de sulfato de sódio tanto para a água industrial como para o efluente da mercerizadeira. Os resultados mostram que independente da variação do eletrólito, bem como, do meio líquido empregado, os valores foram parecidos de FC para os ensaios. Isto pode ser atribuído devido a substantividade dos corantes que é maior e também à quantidade de álcali utilizado (20 g/L de carbonato de sódio) que durante a reação do corante com a fibra também exerce a função de eletrólito (esgotamento adicional) e auxilia na montagem do corante na fibra nesta classe de corante (monoclorotriazina). Os resultados mostram também que mesmo variando a quantidade de sulfato de sódio de 65 para 40 g/L apenas verifica-se uma variação pequena no resultado da FC 95 (até 3,12%), indicando que não existe diferença entre os líquidos empregados nestas condições de tingimento e também que a quantidade indicada pelo fornecedor para o tingimento utiliza eletrólito em excesso. Tabela 4.7 - Valores Médios da Força Colorística com seu Respectivo Desvio Padrão – MCT. Todos os ensaios foram realizados em duplicata. Quantidade de Força Colorística (%) Força Colorística (%) Sulfato de Sódio Água Industrial Desvio Padrão Efluente Desvio Padrão (g/L) 40 99,87 1,98 96,88 1,33 45 97,32 0,71 98,79 1,28 50 97,74 1,47 100,29 2,11 55 99,14 1,59 99,24 0,00 60 98,10 0,59 102,12 1,92 65 100,06 2,44 99,63 1,27 Na Figura 4.11 está apresentado o comparativo da Força Colorística entre a água industrial e o efluente para cada concentração de sulfato de sódio empregado onde foi aplicado o valor médio para ambos os meios líquidos testados, bem como o desvio padrão para cada valor médio de cada tingimento realizado. Como o valor de “p” encontrado através da análise estatística ANOVA é maior que 0,05 (5% de significância), os resultados da força colorística dos tingimentos com os corantes da classe monoclorotriazina não apresentam diferença significativa entre os meios líquidos empregados e nas variações nas concentrações de sulfato de sódio utilizadas. Sendo as amostras consideradas como iguais também não se aplicou o teste de comparação múltipla de TUKEY. 96 110,00 p=0,67 105,00 Força Colorística (%) 100,00 95,00 90,00 85,00 80,00 75,00 70,00 65,00 60,00 40 45 50 55 60 65 Sulfato de Sódio (g/L) Água Efluente Figura 4.11 – Valores Médios para a Força Colorística com seu Respectivo Desvio Padrão - MCT. Todos os ensaios foram realizados em duplicata. 4.3.1.2 Tingimento com Vinilsulfônico (VS) – Força Colorística. Na Tabela 4.8 estão representados os resultados a partir da Figura 4.10 da Força Colorística dos tingimentos com vinilsulfônico comparativos com efluente neutralizado e com água industrial com a variação na concentração de sulfato de sódio tanto para a água industrial como para o efluente da mercerizadeira. O resultado encontrado para esta classe de corante é que dependendo da variação do eletrólito, bem como, do meio líquido empregado, obtiveram-se variações nos valores de FC para todos os ensaios. Isto ocorre devido aos corantes da classe vinilsulfônico serem menos substantivos quando comparados com os corantes da classe monoclorotriazina, e como a quantidade de álcali utilizado (5 g/L de carbonato de sódio) é menor, esta não influencia na substantividade e consequentemente a redução na quantidade de eletrólito (de 50 g/L padrão para 30 g/L quantidade intermediária) acaba gerando uma diferença nos resultados encontrados durante a reação do corante com a fibra, que neste caso é de até 11,65%. Esta diferença também nos mostra que não existia eletrólito suficiente para o corante montar na fibra em alguns ensaios devido a menor concentração de eletrólito utilizada. 97 Tabela 4.8 – Valores Médios da Força Colorística com seu Respectivo Desvio Padrão – VS. Todos os ensaios foram realizados em duplicata. Quantidade de Força Colorística (%) Força Colorística (%) Sulfato de Sódio Água Industrial Desvio Padrão Efluente Desvio Padrão (g/L) 30 91,61 0,24 88,35 0,35 35 92,96 0,51 89,96 0,52 40 94,99 0,99 89,31 1,66 45 98,63 0,12 93,02 2,56 50 100,01 0,38 94,25 0,88 Na Figura 4.12 esta apresentado o comparativo da Força Colorística entre a água industrial e o efluente para cada concentração de sulfato de sódio empregado onde foi aplicado o valor médio para ambos os meios líquidos testados, bem como o desvio padrão para cada valor médio de cada tingimento realizado. 110,00 p=0,00026 Força Colorística (%) 105,00 100,00 95,00 90,00 cd bcd d a ab abc bcd abcd cd cd 85,00 80,00 75,00 70,00 65,00 60,00 30 35 40 45 50 Sulfato de Sódio (g/L) Água Efluente Figura 4.12 – Valores Médios para a Força Colorística com seu Respectivo Desvio Padrão - VS. Todos os ensaios foram realizados em duplicata. Obs.: Médias seguidas pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de TUKEY ao nível de 5% de significância. 98 4.3.1.3 Desvio de Cor (∆E) para Tingimento com a Classe Monoclorotriazina. Na Tabela 4.9 estão representados os resultados do Desvio de Cor dos tingimentos realizados com os corantes da classe monoclorotriazina com variação na quantidade de sulfato de sódio tanto para a água industrial como para o efluente da mercerizadeira. Da mesma forma que se encontraram valores próximos para a forca colorística, se encontrou também nos resultados do Desvio de Cor para esta classe de corante, pois a substantividade também influenciou nesta característica. Os resultados mostram também que mesmo variando a quantidade de sulfato de sódio de 65 para 40 g/L apenas verifica-se uma variação pequena no resultado do ∆E (de no máximo 0,60 na concentração de 40 g/L de sulfato), indicando que não existe diferença significativa entre os líquidos empregados nestas condições de tingimento. Na Figura 4.13 estão apresentados o desvio de cor obtido para a água industrial e o efluente para cada concentração de sulfato de sódio utilizado, bem como o desvio padrão de cada tingimento realizado. Tabela 4.9 – Valores Médios do Desvio de Cor (∆E) dos Tingimentos – MCT. Todos os ensaios foram realizados em duplicata. Quantidade de Sulfato de Sódio (g/L) 40 Água Industrial Desvio Padrão Efluente Desvio Padrão 0,33 0,08 0,60 0,18 45 0,36 0,02 0,37 0,14 50 0,41 0,11 0,29 0,10 55 0,36 0,18 0,27 0,02 60 0,43 0,15 0,43 0,15 65 0,14 0,00 0,36 0,16 Desvio de Cor (∆E) Desvio de Cor (∆E) Como o valor de “p” encontrado através da análise estatística ANOVA é maior que 0,05 (5% de significância), o resultado encontrado para o desvio de cor dos corantes da classe monoclorotriazina não apresentou diferença significativa entre os meios líquidos empregados e 99 nas variações de sulfato de sódio utilizadas. Sendo considerados como iguais e mediante estes resultados não se aplicou o teste de comparação múltipla de TUKEY. 1,00 0,90 p=0,69 Desvio de Cor 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 40 45 50 55 60 65 Sulfato de Sódio (g/L) Água Efluente Figura 4.13 – Valores Médios para o Desvio de Cor com seu Respectivo Desvio Padrão - MCT. Todos os ensaios foram realizados em duplicata. 4.3.1.4 Desvio de Cor (∆E) para Tingimento com a Classe Vinilsulfônico. Na Tabela 4.10 encontra-se o resultado dos tingimentos do Desvio de Cor com os corantes da classe vinilsulfônico com variação na quantidade de sulfato de sódio tanto para a água industrial como para o efluente da mercerizadeira. Da mesma forma que se encontraram valores próximos para a forca colorística, se encontrou também nos resultados do Desvio de Cor para esta classe de corante. O resultado obtido nos mostra valores diferentes para todos os ensaios, pois dependendo da variação do eletrólito, bem como, do meio líquido empregado, ocorre variação nas condições do processo de tingimento. Consequentemente a redução na quantidade de eletrólito (de 50 g/L padrão para 30 g/L quantidade intermediaria) acabou gerando uma diferença nos resultados encontrados, que neste 100 caso é de até 0,73 (∆E) demonstrando que não existia eletrólito suficiente para o corante montar na fibra. Tabela 4.10 – Valores Médios do Desvio de Cor dos Tingimentos – VS. Todos os ensaios foram realizados em duplicata. Quantidade de Desvio de Cor (∆E) Desvio de Cor (∆E) Sulfato de Sódio Efluente Desvio Padrão Água Industrial Desvio Padrão (g/L) 30 0,52 0,01 0,73 0,01 35 0,51 0,02 0,64 0,05 40 0,31 0,06 0,69 0,09 45 0,13 0,02 0,51 0,17 50 0,02 0,00 0,45 0,06 Na Figura 4.14 estão apresentados o Desvio de Cor dos tingimentos entre a água industrial e o efluente para cada concentração de sulfato de sódio empregado, bem como o desvio padrão. 1,00 0,90 a 0,80 Desvio de Cor 0,70 0,60 ab p=0,00037 ab ab abc abc abc 0,50 bcd 0,40 0,30 cd 0,20 d 0,10 0,00 30 35 40 45 50 Sufato de Sódio (g/L) Água Efluente Figura 4.14 – Valores Médios para o Desvio de Cor com seu Respectivo Desvio Padrão – VS. Todos os ensaios foram realizados em duplicata. Obs.: Médias seguidas pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de TUKEY ao nível de 5% de significância. Neste caso o valor de “p” encontrado através da análise estatística ANOVA é menor que 0,05 e, portanto nos mostra que existe diferença significativa para o ∆E entre os tingimentos o 101 qual é confirmado através do teste de comparação múltipla de TUKEY, sendo que as letras iguais sobre os pares representam igualdade de resultados. 4.3.1.5 Teste de Solidez à Lavagem. Os resultados do teste de solidez (Tabela 4.11) dos tingimentos com os corantes das classes vinilsulfônico e monoclorotriazina em diferentes quantidades de sulfato de sódio (padrão e quantidade intermediária) apresentam valores dentro do aceitável (nota mínima igual a quatro pela escala de cinza) conforme NBR-ISO 105-A03 (manchamento do substrato branco Grau 4 – muito fraco). Apesar de o efluente conter certa quantidade de impurezas, tais como dureza, cloretos, sódio, DQO, etc., estas não interferiram no resultado final de solidez demonstrando que a quantidade existente neste efluente não influencia nesta questão para ambas as classes de corantes, pois se obteve os mesmos resultados de solidez à lavagem para os tingimentos com a água industrial e com o efluente da mercerizadeira. Garantido assim uma boa solidez à lavagem final, conforme mostra a Tabela 4.11 e as Figuras 4.15 e 4.16. Tabela 4.11 – Teste de Solidez à Lavagem. Todos os ensaios foram realizados em duplicata (A e B). Líquido de Monoclorotriazina Vinilsulfônico Tingimento 65 g/L Sulfato 40 g/L Sulfato 50 g/L Sulfato 30 g/L Sulfato Água Industrial A 4,0 4,0 4,5 4,5 Água Industrial B 4,0 4,0 4,5 4,5 Efluente A 4,0 4,0 4,5 4,5 Efluente B 4,0 4,0 4,5 4,5 Nas Figuras 4.15 e 4.16 estão representados as amostras do teste de solidez em comparação com o tecido testemunho para ambas as classes de corante. 102 Testemunho Água A 65 g/L Água B A Efluente 40 g/L B A 65 g/L Efluente B A 40 g/L B Figura 4.15 – Comparativo do Teste de Solidez à Lavagem – MCT. Testemunho Água A 50 g/L Água B A 30 g/L Efluente B A 50 g/L Efluente B A 30 g/L B Figura 4.16 – Comparativo do Teste de Solidez à Lavagem – VS. 4.4 ANÁLISE DE ECONOMIA DO PROCESSO PROPOSTO (BALANÇO DE MASSA). 4.4.1 Redução do Uso de Água. Na Figura 4.17 é apresentado o fluxo de produção da empresa onde existem duas correntes de entrada no tanque de equalização, (efluente da mercerizaderia - EM e o efluente do tingimento 103 - ET) e uma corrente de saída, (saída do tanque de equalização - STE) que é então enviada para a ETE. EFLUENTE DA MERCERIZADEIRA TANQUE DE EQUALIZACÃO SAÍDA DO TANQUE DE EQUALIZACÃO EFLUENTE DO TINGIMENTO Figura 4.17 – Fluxo de Produção Empregado pela Empresa. O consumo em litros de água por quilograma de malha considera toda a água necessária para o processo completo de tingimento, desde a preparação, tingimento até a lavação. Esta sendo considerado também que toda malha tingida passa pelo processo de mercerização e que 80% dos tingimentos são realizados com os corantes da classe monoclorotriazina ou com o da classe vinilsulfônico (os 20% restantes são alvejados (brancos) ou tintos com corantes enxofre) (FERRARI, 2005). Na Figura 4.18 é apresentado o novo fluxo proposto para a reutilização do efluente da mercerizadeira onde somente existe uma corrente de entrada, efluente do tingimento (ETR - com o reuso do efluente da mercerizadeira) e uma corrente de saída, (saída do tanque de equalização STE). EFLUENTE DO TINGIMENTO (Reuso da Mercerizadeira) TANQUE DE EQUALIZACÃO SAÍDA DO TANQUE DE EQUALIZACÃO Figura 4.18 – Novo Processo para Reutilização do Efluente da Mercerizadeira. 104 A quantidade de água necessária para o processo empregado na empresa e o proposto neste estudo para as etapas de mercerização e de tingimento está representada na Tabela 4.12 para ambas as classes de corante, bem como a quantidade de redução entre os processos estudados. Tabela 4.12 – Quantidade de Água Existente no Tanque de Equalização para o Tingimento e a Redução de Água para ambas as Classes de Corante. Classe Quantidade Processo Processo Redução empregado Proposto de de de Água Corante consumida Água (%) EM STE ETR STE ET MCT VS Vazão (L/h) 17011,20 993,65 18004,85 17011,20 17011,20 5,52 Consumo (L/kg) 48,0 8,3 56,3 48,0 48,0 14,74 Vazão (L/h) 15239,20 993,65 16232,85 15239,20 15239,20 6,12 Consumo (L/kg) 43,0 8,3 51,3 43,0 43,0 16,18 (ET – efluente do tingimento, EM – efluente da mercerizadeira, STE – saída do tanque de equalização e ETR – efluente do tingimento com o reuso do efluente da mercerizadeira). Fonte: Ferrari (2005). Na Figura 4.19 está representada a redução na vazão de água em litros por hora entre o processo da empresa e o proposto, e na Figura 4.20 está representado o consumo para o processo completo de tingimento em litros de água por quilograma de substrato tingido para a mesma situação. Os corantes da classe vinilsulfônico tem uma maior economia no uso de água em relação a classe monoclorotriazina devido ao processo usar um ciclo de lavação (um banho) a menos conforme apresentado nas Figuras 3.2 e 3.3. A quantidade de água economizada em média com o uso deste processo proposto é de 5,82% (média das duas classes de corante) e reduz a quantidade de água na ETA e também na ETE minimizando através do reuso desta, a necessidade deste recurso e consequentemente o impacto ambiental. Com a entrada em vigor da cobrança do uso da água para fins industriais (conforme descrito no item 2.2.2), este recurso terá um custo, tanto para o afluente como para o efluente e consequentemente aumentando os custos internos do processo. 105 18500 18000 Vazão (L/h) 17500 17000 16500 16000 15500 15000 14500 Monoclorotriazina Vinilsulf ônico Processo Atual Processo Proposto Figura 4.19 – Vazão de Água Necessária para o Tingimento. 60 Consumo (L/kg) 55 50 45 40 35 30 Monoclorotriazina Processo Atual Vinilsulf ônico Processo Proposto Figura 4.20 – Consumo de Água por Quilograma de Substrato. Conforme Ferrari (2005), o consumo médio mensal de água na empresa foi em 2005 de 32.400 m3 sendo que com o reuso deste efluente tem-se uma economia média de até 447 m3/mês de água. 106 Twardokus (2004) encontrou no seu estudo uma redução de 80% no consumo de água com a reutilização das águas do próprio tingimento ou dos enxágües (processo de lavação). Deixando de gerar três ciclos de tingimento, ele encontrou uma redução média de 20% de economia de água industrial e utilizando a última água de lavação para outros fins, uma economia de até 40% no consumo e consequentemente na geração de efluente. Esta economia no consumo de água pode ser ainda maior com o uso em conjunto dos dois processos comentados anteriormente (reuso do efluente da mercerizadeira mais o reuso de correntes de tingimento e lavações). 4.4.2 Redução de Sulfato de Sódio (eletrólito). Conforme descrito nos itens 4.2, a quantidade média de sulfato de sódio encontrada no efluente da mercerizadeira depois de neutralizado foi de 11,60 g/L para a classe monoclorotriazina e para a classe vinilsulfônico. Esta quantidade será economizada no processo de tingimento, ou seja, não é necessário adicionar este quantidade ao banho de tingimento, bem como haverá uma redução na mesma proporção na quantidade de eletrólito a ser tratada na ETE reduzindo o seu impacto ambiental, entretanto a reprodutibilidade dos tingimentos comparados com o padrão foi conseguida com esta redução de eletrólito para a classe MCT enquanto que para a classe VS se faz necessário pequenos ajustes. A Tabela 4.13 mostra a concentração de sulfato de sódio existente no efluente do tanque de equalização para o processo da empresa e o proposto e sua respectiva vazão, bem como, a redução na quantidade a ser utilizada para as duas classes de tingimento nas mesmas condições comentadas anteriormente. A quantidade de sulfato de sódio existente para o processo proposto, teve descontado a quantidade já existente no efluente da mercerizadeira, pois este será utilizado no processo de tingimento e consequentemente não necessitando de uma maior quantidade conforme indicado na receita padrão de tingimento. Na Figura 4.21 é apresentado a redução da quantidade de sulfato de sódio no tanque de equalização entre os dois processos utilizados para ambas as classes de corante. 107 Tabela 4.13 – Concentração de Sulfato de Sódio Existente no Tanque de Equalização e a Redução da Quantidade Deste para ambas as Classes de Corante. Classe de Processo Atual Processo Proposto Redução de Sulfato de Corante ET EM STE ETR STE Sódio (%) MCT 65,00 g/L 11,60 g/L 76,60 g/L 65,00 g/L 65,00 g/L 15,14 VS 1.105,72 kg/h 11,52 kg/h 1.117,25 kg/h 1.105,72 kg/h 1.105,72 kg/h 1,03 50,00 g/L 11,60 g/L 61,60 g/L 50,00 g/L 50,00 g/L 18,83 761,96 kg/h 11,52 kg/h 773,48 kg/h 761,96 kg/h 761,96 kg/h 1,40 (ET – efluente do tingimento, EM – efluente da mercerizadeira, STE – saída do tanque de equalização e ETR – efluente do tingimento com o reuso do efluente da mercerizadeira). Para a classe de corantes monoclorotriazina há uma menor redução no consumo de sulfato de sódio do que a classe vinilsulfônico devido à quantidade necessária para o tingimento ser maior (65 g/L) conforme recomendação do fornecedor de corante do que para a classe vinilsulfônico (50 g/L) e considerando que a quantidade existente de sulfato de sódio gerado após o processo de neutralização do efluente ser igual para ambos os processos estudados. 100 Sulfato de Sodio (g/L) 90 80 70 60 50 40 30 Monoclorotriazina Processo Atual Vinilsulfônico Processo Proposto Figura 4.21 – Redução na Quantidade de Sulfato de Sódio entre os Processos para os Tingimentos com as Classes MCT e VS. A quantidade de sulfato de sódio que pode ser economizada em média com o uso deste processo proposto é de 16,98% (média das duas classes de corante). Isto também reduz a 108 quantidade deste na ETE minimizando a necessidade de mais produtos químicos no tratamento na ETE e consequentemente o impacto ambiental. Conforme Ferrari (2005), o consumo mensal de sulfato de sódio e cloreto de sódio (eletrólitos utilizados no processo de tingimento) na empresa foi de 60,77 ton/mês sendo que com o reuso do efluente da mercerizadeira em todos os processos de tingimentos haverá uma economia média de 16,98% destes insumos. 4.4.3 Qualidade do Efluente do Tingimento para a Classe Vinilsulfônico. Para avaliar o impacto ambiental do novo processo foi avaliada a nova carga gerada com o reuso do efluente em comparação ao processo empregado na empresa na qualidade do efluente final que é enviado para a ETE. Verificam-se nos dados obtidos que o efluente gerado do tingimento que utiliza o efluente da mercerizadeira possui uma maior concentração de resíduos (DQO, STD e condutividade) devido à carga inicial existente no efluente após o processo de mercerização (média de 549,2 mg/L, 11920,0 mg/L e 29,7 mS/cm respectivamente). A maior condutividade gerada está relacionada à maior concentração de eletrólito existente no efluente que neste experimento influenciou no rendimento tintorial deixando a força colorística menor do que a existente no tingimento com a água industrial. De acordo com o fluxo atual de produção apresentado na Figura 4.17 quando comparado com o fluxo proposto apresentado na Figura 4.18, a carga do efluente existente no tanque de equalização esta descrito na Tabela 4.14. Sendo que a carga do efluente do tingimento foi obtida somente da etapa de tingimento, a carga do efluente da mercerizadeira foi obtida da média das amostras encontrada na Tabela 4.1 e a carga na saída do tanque de equalização obtido pela média ponderada dos dois efluentes de entrada para ambos os processos. 109 Tabela 4.14 – Diferença da Carga do Efluente no Tanque de Equalização entre os Dois Processos. Processo Atual Processo Proposto Diferença de Carga Carga (%) ET STE ETR STE EM DQO (mg/L) 799,0 549,2 709,25 1087,0 1087,0 + 53,26 STD (mg/L) 51510,0 11920,0 37286,0 82250,0 82250,0 + 120,59 Cor (uH) 3200,0 26,8 2059,92 2700,0 2700,0 + 31,07 Condutividade (mS/cm) 95,03 29,7 71,56 108,0 108,0 + 50,93 Fonte: Ferrari (2005). (ET – efluente do tingimento, EM – efluente da mercerizadeira, STE – saída do tanque de equalização e ETR – efluente do tingimento com o reuso do efluente da mercerizadeira). Na Figura 4.22 é apresentada a diferença na carga na saída do tanque de equalização entre o processo proposto e o atual sendo que nesta situação foi considerado somente a etapa de tingimento com a classe VS para o cálculo da carga do tingimento. 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 DQO x 10 STD x 1000 COR x 100 COND. PARÂMETRO PROCESSO ATUAL PROCESSO PROPOSTO Figura 4.22 – Comparativo da Carga na Saída do Tanque de Equalização entre os Dois Processos. Na Tabela 4.15 são apresentados os valores da carga poluidora do processo atual, processo proposto bem como de outros autores conforme a Tabela 2.9. O aumento da carga poluidora para a ETE não deve afetar a eficiência do tratamento, pois os valores encontrados podem ser facilmente absorvidos por um tratamento eficaz de efluente têxtil. 110 Autores Tabela 4.15 – Comparativo da Carga Poluidora. pH DQO STD Cor Condutividade (mS/cm) (mg/L) (mg/L) (mgPtCo/L) Sauer, 2002 11,3 2920,0 Esteves, 2004 10,0 Weiler, 2005 11,3* 3825,0* Hassemer, 2006 11,2* 2462,0* Twardokus, 2004 10,9* Morell, 1996 12,3 1247,0 Tunussi, 2003 8,0 1034,8 Kammradt, 2004 10,0* 1781,6* Média 10,6 2211,7 12626,7 1281,3 755,9 Processo Atual 709,2 37286,0 2059,9 71,5 Processo Proposto 1087,0 82250,0 2700,0 108,0 250,0 2900,0 1218,3* 6,4* 77,5* 50,1* 37580,0 39,9 1344,4 * - valores médios calculados a partir dos valores encontrados por cada autor nas respectivas características. De acordo com a Companhia Pernambucana do Meio Ambiente (CPRH, 2001) e Nunes (1996), esta redução volumétrica no efluente causa uma concentração das cargas poluentes alcançando grandes diferenças (como exemplo: DQO e STD). Isso resulta também em um grande benefício, principalmente referente à redução do volume de água o que resulta em um menor custo operacional no tratamento de água (afluente) e de efluente, menor consumo de auxiliares têxteis e de energia térmica/elétrica, unidades para o tratamento com menores dimensões e menor custo de manutenção. 4.4.4 Sistema Proposto para o Reuso do Efluente da Mercerizadeira. Para o reaproveitamento do efluente da mercerizadeira, é proposto um sistema para neutralização e armazenamento deste para a produção conforme demonstrado na Figura 4.23. O sistema é formado por uma etapa de peneiramento (para remoção de sólidos em suspensão 111 proveniente do algodão) e dois tanques (A e B) cada um com capacidade de 10.000 litros trabalhando no sistema batelada com agitadores para melhor homogeneização, sendo que o pH será medido através de sondas automáticas para o processo de neutralização. Após a neutralização com o ácido sulfúrico (pH = 7,0), o efluente será enviado para um reservatório com capacidade de 50.000 litros onde ficaria até o seu uso no processo de tingimento. Este reservatório terá também uma saída de escape para evitar o transbordamento a qual será interligada com o tanque de equalização na ETE. TANQUE A PENEIRA MÁQUINAS MERCERIZADEIRA RESERVATÓRIO DE TINGIR TANQUE B ESCAPE Figura 4.23 – Sistema Proposto para a Neutralização e Armazenamento do Efluente. Além do sistema de neutralização, será necessário construir uma nova rede para o abastecimento das máquinas de tingir, bem como válvulas para o abastecimento individual das máquinas. 112 5 CONCLUSÕES E SUGESTÕES No presente trabalho estudou-se o processo de tingimento de algodão com duas classes de corantes reativos reutilizando o efluente de um tratamento alcalino de algodão (mercerização). Os resultados obtidos mostram que a reutilização deste efluente é possível, mediante os resultados obtidos descritos no capítulo anterior, sem afetar significativamente a qualidade (∆E, forca colorística e solidez à lavagem) dos tingimentos, e apenas pequenos ajustes nas receitas de tingimento serão necessários. Além disso, foi possível reduzir o consumo de eletrólito (sulfato de sódio), pois o mesmo foi gerado no processo da neutralização, bem como a quantidade de água industrial. Todos os testes foram feitos em escala laboratorial, porém procurou-se trabalhar o mais próximo possível do processo produtivo. O efluente da mercerizadeira foi caracterizado e se observou que alguns dos valores encontrados estão acima dos limites toleráveis para a utilização nos processos têxteis (como por exemplo, a cor, STD e turbidez), porém aceitáveis para o reuso em questão de acordo com os resultados apresentados no decorrer deste trabalho. A medição da condutividade se mostrou uma ferramenta válida para avaliar/quantificar o teor de eletrólito bem como um método rápido e confiável, devido aos baixos desvios padrões encontrados. Através desta análise dos banhos de tingimento tanto para o processo com água industrial, bem como para o efluente da mercerizaderia foi determinada a quantidade de eletrólito existente no efluente após a sua neutralização com ácido sulfúrico. Para a classe monoclorotriazina e para a classe vinilsulfônico a quantidade encontrada foi de 11,60 g/L em média para a mesma situação; Em relação à força colorística e o ∆E os resultados da análise estatística demonstram que para a classe monoclorotriazina não existe diferenças significativas (p > 0,05) para as variações produzidas no processo, enquanto para a classe vinilsulfônico houve diferenças significativas (p < 0,05) necessitando para esta classe, pequenos ajustes na receita; A solidez à lavagem dos tecidos tingidos com ambas as classes de corantes ficou dentro dos padrões aceitáveis com nota maior que 4,0 na escala cinza; 113 A quantidade de água economizada em litros por quilograma de malha chega em 14,74% para a classe monoclorotriazina e de 16,18% para a classe vinilsulfônico, sendo que para a classe monoclorotriazina esta diferença é um pouco menor devido ao processo de ensaboamento que para esta classe possui mais uma etapa. A redução pode chegar a até 5.364 m3/ano dependendo das condições de tingimento que consequentemente reduz a quantidade de água na ETA e também na ETE minimizando através do reuso desta, a necessidade deste recurso e consequentemente o impacto ambiental, além da redução de custos; A quantidade economizada de eletrólito durante o presente trabalho foi em média de 16,98%, sendo que esta quantidade será economizada no processo de tingimento, bem como uma redução na mesma proporção na quantidade a ser tratada na ETE reduzindo o seu impacto ambiental; Com o reuso deste efluente, temos o aumento da carga de poluentes na ETE, sendo que estes valores podem ser facilmente absorvidos por um tratamento eficaz de efluente têxtil e consequentemente não ira gerar um aumento no impacto ambiental. 114 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS - Utilização deste efluente para o processo de alvejamento como substituto do hidróxido de sódio necessário para este processo; - Estudo da influência do tingimento com o uso do ácido clorídrico ao invés do ácido sulfúrico na neutralização do efluente e conseqüente geração de cloreto de sódio para o uso no processo de tingimento. - Utilização deste efluente para o processo de tingimento com corantes da classe Sulfurosos (Enxofre) onde temos adição de uma grande quantidade de álcali para promover redução deste corante; - Avaliar a influência deste efluente para o tingimento com corantes da classe Substantivos (Diretos); - Analisar a interferência deste reuso em outras classes de corantes reativos (diclorotriazina, tricloropirimidina, dicloroquinoxalina, diflúorcloro-pirimidina, monoflúortriazina e outros bifuncionais); - Utilizar o efluente gerado no processo de tingimento com o reuso do efluente da mercerizadeira para novos processos de tingimentos. - Substituição do álcali por este efluente no processo de tingimento com corantes Reativos. 115 REFERÊNCIAS ABIT -Associação Brasileira da Indústria Têxtil. Apresenta indicadores econômicos da indústria têxtil. Disponível em: http://www.abit.org.br. Acesso em maio de 2004. ABIT -Associação Brasileira da Indústria Têxtil – Relatório Setorial da Indústria Têxtil Brasileira – Brasil Têxtil 2007. São Paulo, v. 7. Agosto de 2007, p. 164. ALMATÓ, M. ESPUÑA, A. PUIGJAMER, L. Optimisation of Water use in Bacth Process Industries. Computers and Chemical Engineering. Vol. 23, p. 1427 – 1437, 1999. ANDRADE FILHO, J. F.; SANTOS, L. F., Introdução à Tecnologia Têxtil. Rio de Janeiro: Centro de Tecnologia da Indústria Química e Têxtil (SENAI/CETIQT), v.3, 1987. ARAÚJO, M.; CASTRO, E. Manual de Engenharia Têxtil. Lisboa: Calouste Gulbenkian, 1986. BITENCOURT, M. P. Reaproveitamento do Lodo gerado no Processo de Tratamento dos Efluentes de Lavanderia (Tingimento e Lavagem). Dissertação de Mestrado em Engenharia Química, Universidade Estadual de Maringá. 2002.. BRANDÃO, H. L. Simulação Numérica da Biodegradação de Efluentes Líquidos Multicomponentes em Rios. Dissertação de Mestrado, Curso de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, 1998. CARNEIRO, P. A.; OSUGI, M. E.; SENE, J. J.; ANDERSON, M. A.; ZANONI, M. V. B., Evaluation of Color Removal and Degradation of a Reactive Textile Azo Dye on Nanoporous TiO2 Thin-Film Electrodes, Departamento de Química analítica, Instituto de Química de Araraquara-UNESP, Araraquara, São Paulo, Brasil, Environmental Chemistry and 116 technology Program, University of Wisconsin, Madison, USA, Elsevier, Electrochimica Acta 49, p. 3807-3820, junho de 2004. CARREIRA, M. F. Sistemas de Tratamento de Efleuntes Têxteis – uma análise comparativa entre Tecnologias usadas no Brasil e na península Ibérica. Tese de Doutorado em Engenharia de Produção, Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, 2006. CEGARRA,J. Fundamentos y Tecnología del Blanqueo de Materiais Textiles. Universidade Politècnica de Catalunya: 1997. CIADERLLI, G.; CORSI, L.; MARCUCCI, M. Membrane Separation for Wasterwater Reuse in the Textile Industry. Resourses, Conservation and Recycling. v. 31, p. 189 – 197, 2000. COELHO, C. C. S. R. A Questão Ambiental dentro das Indústrias de Santa Catarina: uma Abordagem para o Segmento Industrial Têxtil. Dissertação de Pós-Graduação em Engenharia de Produção e Sistemas, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis. 1996. CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente, Ministério do Meio Ambiente, Resolução nº 357 de 17 de março de 2005. CONCHON, J. A. Tratamento de Efluentes na Indústria Têxtil. Transcrição do artigo publicado na Revista Base Têxtil, da Federacion Argentina de la Industria Têxtil, n. 123, Junho, 1999. CONNELL. Chemistry of the Textiles Industry. In: CARR, C. M The environmental impact of textile industry. Glasgow: Chapman&Hall, 1995. CORRÊA JR. B.; FURLAN, L. T., Redução do consume de Água e da Vazão de Efluentes Através do Gerenciamento das Fontes e Reutilização de Águas – a Experiência de Paulínia. Petro & Química, n. 251, p. 72-78, agosto de 2003. 117 CORREIA, V. M.; STEPHENSON, T.; JUDD, S.J., Characterization of Textile Wastewaters – A Review, School of Wtare Sciences, Cranfield University, United Kingdom, july 1994, Environmental Technology, vol. 15, p. 917-929, 1994. CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente, Ministério do Meio Ambiente, Resolução nº 357 de 17 de março de 2005. CPRH – Companhia Pernambucana do Meio Ambiente. Roteiro Complementar de Licenciamento e Fiscalização para Tipologia Têxtil. Recife, 2001. CRISTMENT, A., Color & Colorimetría, datacolor international, editions 3C Conseil, Paris, France, februry, 1998. DECRETO nº 14.250 de junho de 1981 – Governo do Estado de Santa Catarina, Conselho de Meio Ambiente (CONSEMA/SC). EATON, A., D. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 19.ed. Washington, D.C. APHA, 1995. 1. v. ESTEVES, M. F. Descoloração de Efluentes de Tinturaria por Oxidação Electroquímica, Departamento de Engenharia Têxtil. Escola de Engenharia, Universidade do Minho, 4800-058 Guimarães, Portugal. 2004. FARIA, D. C. Reuso das Correntes de Efluentes Aquosos em Refinarias de Petróleo. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Santa Catarina, fevereiro de 2004. FERRARI, R. Relatório de Produção Anual - Tinturaria. Malharia Brandili Ltda, 2005. 118 FRANÇA, J. Corantes Industriais – Palestra Clientes. Laboratório de P. & D. Corantes. Clariant, 2006. FREITAS, K. R. Caracterização e Reuso de Efluentes do Processo de Beneficiamento da Indústria Têxtil, Dissertação de Mestrado em Engenharia Química, Universidade Federal de Santa Catarina, fevereiro de 2002. FREITKENHAUER, F., MEYER, U. Integration of Biotechnological Wastewater Tratment units in Textile Finishing Factories: Fron end of Pipe Solutions to Combined Production and Wastewater Tratment units. Journal of Biotechnology, n. 89, p. 185 – 192, 2001. HASSEMER, M. E. N. Oxidação Fotocatalítica – UV/H2O2 – para Degradação de Poluentes em Efluentes da Indústria Têxtil, Dissertação de Pós-Graduação do Curso em Engenharia Ambiental, Universidade Federal de Santa Catarina, abril de 2006. HEYWOOD, D. Textile Finishing. Society of Dyers and Colourists, 2003. GUARATINI, C. C. I.; ZANONI, M. V. B., Corantes Têxteis. Química Nova, v. 23, n. 1, p. 71 – 78, 2000. IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Santa Catarina em dados. 2005. KAMMRADT, P. B. Remoção de Cor de Efluentes de Tinturarias Industriais através de Processo de Oxidação avançada. Dissertação de Mestrado do Curso de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambientais, Universidade Federal do Paraná. Curitiba, 2004. KOYUNCU, I., Reactive Dye Romoval in Dye/Salt Mixtures by Nanofiltration Membranes Containig Vinylsulphone Dyes: Effects of Feed Concentration and Cross Flow Velocity, Istanbul Technical University, Faculty of Civil Engineering, Department of Environmental Engineering, Istanbul, Turkey, Elsevier, Desalination 143, p. 243-253, fevereiro de 2002. 119 KUNZ, A.; PERALTA-ZAMORA, P.; MORAES, S. G. de; DURÁN, N., Novas Tendências no Tratamento de Efluentes Têxteis. Química Nova, v. 25, n. 1, p. 78 – 82, 2002. LUCAS, J.; VALLDEPERAS, J.; HAWKIARD, C.; VAN PARYS, M.; VIALLIER, P.; CARNEIRO, N. Colour Measurement. Portugal, Eurotex Head Office,1996. LEI FEDERAL nº 9433 de 08 de janeiro de 1997 – Política Nacional de Recursos Hídricos. LEI ESTADUAL nº 9748 de 30 de novembro de 1994 – Política Estadual de Recursos Hídricos. LITTLE, A. H., Water Supplies and the Treatment and Disposal of Effluents, The Textile institute Manchester, n. 2, 1975. MANDARAS, G. W.; PARISH, G. J.; SHORE, J. Batchwise Dyeing of Woven Cellulosic Fabrics – A Practical Guide, England, Society of Dyers and Colourists,1993. MARTIN, J. R. S.; MARTÍN, L. S., Tingimento e fixação corretos com corantes diretos. Química Têxtil, p. 40 - 51, junho de 2006. MARTINS, G. B. H. Práticas Limpas Aplicadas às Indústrias Têxteis de Santa Catarina. Dissertação de Mestrado, Curso de Pós-Graduação em Engenharia de Produção, Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, 1997. MELO, A. R. Otimização do Reuso de Água em Lavadores Contínuos da Indústria Têxtil. Dissertação de Mestrado, Curso de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, 2005. MENEZES, P. A. V., Tensoativos na Indústria Têxtil. Química Têxtil, p. 54 - 74, n. 80, setembro de 2005. 120 MODAK, Prasad. Cleaner Production in Textile Wet Processing. Paris: UNEP, 1996. MORAN, C.; HALL, M. E.; HOWELL, R., Effects of Sewage Treatment on Textile Effluent. Journal of the Society of Dyers and Colourists, 113, p. 272-274, 1997. MORELL, J. V.; ROSELL, M. C.; SANCHES, J. C.. Tecnologia Reciclagem - Características Contaminantes e Possibilidades de Reutilização dos Banhos Residuais dos Tingimentos de Algodão, Química Têxtil, p. 21-34, junho de 1996. NBRISO 105-A01 – Ensaios de Solidez da Cor – parte 01: Princípios Gerais do Ensaio. ABNT de 07/08/2006. NBRISO 105-A02 – Ensaios de Solidez da Cor – parte 02: Escala de Cinza para Avaliação da Alteração da Cor. ABNT de 07/08/2006. NBRISO 105-A03 – Ensaios de Solidez da Cor – parte 03: Escala de Cinza para Avaliação da Transferência da Cor. ABNT de 07/08/2006. NUNES, J. A. Tratamento Físico-Químico de Águas Residuárias Industriais. 2. ed. Editora J. Andrade, 1996. PAWLOWSKI, U. Minimização de Resíduos. Notas de aula da disciplina de Tecnologia Limpa do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Resíduos Hídricos e Ambientais. Curitiba, 2003. PELEGRINI, N. N. B.; PELEGRINI, R. T., Tratamento terceário de efluente têxtil por processo eletroquímico visando reuso de água. Química Têxtil, p. 18 - 21, junho de 2006. PERUZZO, L. C. Influência de Agentes Auxiliares na Adsorção de Corantes de Efluentes da Indústria Têxtil em Colunas de Leito Fixo. Dissertação de Mestrado, Curso de Pós-Graduação 121 em Engenharia Quimica, Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, fevereiro de 2003. PERES, C. S.; ABRAHÃO, A. J., Características e sistemas de tratamento de águas residuais das indústrias têxteis. Química Têxtil, p. 22 - 39, n. 52, 1998. PITOLI, M. Iso 14.001 no Setor Têxtil. Revista Textília, n. 37, 2000. PUIGJANER, L., ESPUNA, A., ALMATÓ, M. A Software tool for Helping in Decisiónmaking abaout Water Management in Batch Process Industries. Water Management, V. 20, p. 645 – 649, 2000. QUADROS, S. S. Tratamento e Reutilização de Efluentes Têxteis Gerados nos Tingimentos de Tecido de Algodão. Dissertação de Mestrado em Química, Universidade Regional de Blumenau, janeiro de 2005. RAMOS, I. R. A. Aplicação de Membranas Dinâmicas ao Tratamento de Efluentes da Indústria Têxtil. Dissertação de Mestrado em Tecnolofia do Ambiente, Universidade do Minho, Portugal. 2002. SABINO, N. Mercerização de tecido plano de algodão. Química Têxtil, p. 33 - 38, junho de 2006. SALEM, V., Tingimento Têxtil, Apostila do Curso de Tingimento Têxtil, Golden Química do Brasil, Módulo 1 e 2, novembro de 2000. SAMPAIO, L. C. D. G. Estudo das Variáveis que Influenciam na Substantividade dos Corantes Reativos. Monografia do Curso Bacharel em Química do Departamento de Química , Universidade Regional de Blumenau. Blumenau, novembro de 2001. 122 SANIN, L. B. B., A Indústria Têxtil e o Meio Ambiente. Química Têxtil, p.13-34, março de 1997. SHORE, J. Cellulosics Dyeing. England: Society of Dyers and Colourists,1995. SILVA, S. da, Fibras Têxteis. Senai/CTV, Blumenau, 19 p., 2003. SANIN, L. B. B., A Indústria Têxtil e o Meio Ambiente. Química Têxtil, p.13-34, março de 1997. SAUER, T. Degradação Fotocatalítica de Corante e Efluente Têxtil. Dissertação do Curso de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, fevereiro de 2002. SLADE, P. E. Handbook of Fiber Finish Technology. New York: Marcel Dekker INC.,1998. SPERLING, V. M., Introdução à Qualidade das Águas e ao Tratamento de Esgotos, Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental; Universidade Federal de Minas Gerais, vol. 1, 2. ed., 243 p., 1996. STASOFT, Inc. (2004). STATISTICA (Data Analysis Software Systen). Version 7.0. TALARPOSHTI, A.; DONNELLY, T.; ANDERSON, G. K., Colour Removal from a Simulated Dye Wastewater using a Twophse Anaerobic Packed Bed Reactor. Water Research, 35, p. 425-432, 2001. TOLEDO, R. A. S., Tecnologia da Reciclagem. Química Têxtil, p. 8-14, março de 2004. TRALLI, V. J. Noções Básicas para Engomagem. Revista Textília, n. 37, 2000. 123 TUNUSSI, J. L.; SOBRINHO, P. A. Remoção de Cor e Nitrificação de Efluente de Tinturaria Têxtil através de Processos Anaeróbio-Aeróbio. Revista Água Latinoamérica, noviembre/diciembre 2003. TWARDOKUS, R. G. Reuso de Água no Processo de Tingimento da Indústria Têxtil. Dissertação de Mestrado, Curso de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, 2004. VANDEVIVERE, P. C.; BIANCHI, R.; VERSTRAETE, W. Tratmente and Reuse of Wastewater from the Textile Wet-Processing Industry. Review of Emerging Techonologies. J. Chemical Technol, Biotechnol. n. 72, p. 289 - 302, 1998. VIGO, L. T. Textile Processing and Properties: Preparation, Dyeing, Finishing and Performance. Elsevier Science, B.V. Amsterdam, 1994. WEILER, D. K. Caracterização e Otimização do Reuso de Águas da Indústria Têxtil. Dissertação de Pós-Graduação do Curso em Engenharia Química, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2005. Livros Grátis ( http://www.livrosgratis.com.br ) Milhares de Livros para Download: Baixar livros de Administração Baixar livros de Agronomia Baixar livros de Arquitetura Baixar livros de Artes Baixar livros de Astronomia Baixar livros de Biologia Geral Baixar livros de Ciência da Computação Baixar livros de Ciência da Informação Baixar livros de Ciência Política Baixar livros de Ciências da Saúde Baixar livros de Comunicação Baixar livros do Conselho Nacional de Educação - CNE Baixar livros de Defesa civil Baixar livros de Direito Baixar livros de Direitos humanos Baixar livros de Economia Baixar livros de Economia Doméstica Baixar livros de Educação Baixar livros de Educação - Trânsito Baixar livros de Educação Física Baixar livros de Engenharia Aeroespacial Baixar livros de Farmácia Baixar livros de Filosofia Baixar livros de Física Baixar livros de Geociências Baixar livros de Geografia Baixar livros de História Baixar livros de Línguas Baixar livros de Literatura Baixar livros de Literatura de Cordel Baixar livros de Literatura Infantil Baixar livros de Matemática Baixar livros de Medicina Baixar livros de Medicina Veterinária Baixar livros de Meio Ambiente Baixar livros de Meteorologia Baixar Monografias e TCC Baixar livros Multidisciplinar Baixar livros de Música Baixar livros de Psicologia Baixar livros de Química Baixar livros de Saúde Coletiva Baixar livros de Serviço Social Baixar livros de Sociologia Baixar livros de Teologia Baixar livros de Trabalho Baixar livros de Turismo