Influence of the apparent molecular size of humic substances on the efficiency of coagulation using Fenton's reagent

Abstract

This work used Fenton's reagent as a coagulating agent in the treatment of water samples with high true colour caused by humic substances (HS) extracted from peat. In addition, the effects of the apparent molecular size of HS on coagulation, flocculation and flotation were studied. To that end, four distinct water samples having the same true colour were prepared using HS with different molecular sizes, which were obtained by ultrafiltration fractioning. Through optimisation of coagulant dosage and coagulation pH, as well as posterior construction of coagulation diagrams for each water sample, it was verified that the sample prepared with the smallest apparent molecular size of HS was the most difficult to treat, requiring higher coagulant (Fenton's reagent) dosages than samples prepared with larger HS molecular sizes. Furthermore, filtration experiments after dissolved air flotation (DAF) were carried out in an attempt to simulate conventional treatment. The most representative results in filtered water were: apparent colour ≤ 3 HU; turbidity < 0.5 NTU; and residual iron concentration < 0.005 mg/L. The absorbance and total organic carbon values of filtered water samples were also very low, suggesting that the formation of disinfection by-products with chlorine would likely be insignificant.

Este trabalho empregou o reagente de Fenton como agente coagulante no tratamento de águas contendo cor elevada causada pela introdução de substâncias húmicas extraídas de turfa. Além disto, foi estudado o efeito do tamanho molecular aparente das substâncias húmicas na eficiência da coagulação, floculação e flotação de águas; para isto foram preparadas quatro águas distintas apresentado a mesma cor verdadeira, mas com substâncias húmicas de diferentes tamanhos moleculares, obtidas por fracionamento por ultrafiltração. Por meio da otimização da dosagem de coagulante e respectivo pH de coagulação e posterior construção dos diagramas de coagulação para cada água de estudo, verificou-se que a água preparada com as substâncias húmicas de menor tamanho molecular aparente apresentou maior grau de dificuldade para tratamento, requerendo dosagens de coagulante (reagente de Fenton) bem mais elevadas em relação às águas preparadas com substâncias húmicas de maior tamanho molecular. Adicionalmente, foram realizados ensaios de filtração em areia após a flotação, procurando-se simular tratamento em ciclo completo. Os resultados mais representativos para a água filtrada foram: cor aparente ≤ 3 uH; turbidez < 0,5 NTU; e ferro total residual < 0,005 mg/L. Os valores de absorbância e carbono orgânico total da água filtrada também foram muito pequenos, indicando que a formação dos subprodutos da desinfecção com cloro seriam insignificantes.