Optimization of the generation of oxidizing solution through dessalinizer waste electrolysis using experimental design

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i9.17742

Keywords:

Desalination; Residue; Electroremediation; Reverse Osmosis; Oxidant; Experimental design.

Abstract

This work carried out studies about the use of the electrolysis process to produce oxidant solutions from water desalinators wastes for water disinfection. The experiment was conducted in laboratory scale. The oxidant solution were generated by electrolysis from wastes of water desalinators that presented concentrations of 3,8 x 104 mg  Cl-L-1. The electrolysis process lasted sixty minutes, at the end of which the pH, temperature and residual chlorine. The experiment investigated the characteristics of sodium hypochlorite production for disinfection purposes, four main factors were investigated: electrode types, distance between electrodes and sample concentration. Factorial design indicated that the generation of oxidizing solution will be favored when using the titanium anode and titanium or steel cathode, diluted tailings solution and electrode distance of 20 mm. It was observed that the maximum chlorine content of the generated oxidizing solution was 0.8 mgL-1, under the conditions evaluated. As a continuation of the experiments, the reaction kinetics to obtain a higher concentration of oxidizing solution will be evaluated, under the optimal conditions of the experiment, as well as the waste generated for feasibility study and application in the sanitation.

References

Abdul-wahab, S., & al-weshahi, m. (2009). Brine Management: Substituting Chlorine with On-Site Produced Sodium Hypochlorite for Environmentally Improved Desalination Processes. Water Resour Manage, 23, 2437–2454.

Ahmed, M., Shayya, W. H., Hoey, D., Mahendran, A., Morris, R., & A1-Handaly, J. (2000). Use of evaporation ponds for brine disposal in desalination plants. Desalination, 130, 155-168. Amorim, M. C. C., de porto, E. R. Silva j⁄nior, L. G. De A., liberal, G. DE S. Efeito de sais no solo provenientes de rejeitos da dessalinização por osmose inversa no semiárido pernambucano. In: congresso brasileiro de engenharia agricola, 26. 1997, Campina Grande. Anais. Campina Grande: SBEA; UFPB, 1997. 1 CD-ROM.

Alazaiza, M. Y., & Mogheir, Y. K. (2013). Development of Safety Plan for Desalinated Water Use in Gaza Strip. Gaza.

Amorim, M. C. C. de., Porto, E. R., Silva J⁄Nior, L. G. de A., & Liberal, G. de S.(1997) Efeito de sais no solo provenientes de rejeitos da dessalinização por osmose inversa no semiárido pernambucano. In: Congresso Brasileiro De Engenharia Agricola, 26. 1997, Campina Grande. Anais... Campina Grande: SBEA; UFPB, 1997. 1 CD-ROM.

Barros Neto, B., Scarmínio, I. S., & Bruns, R. E. (2010) Planejamento e Otimização de Experimentos. 2. Ed. Campinas, Editora UNICAMP, 2010.

Calado, V. & Montgomery, D. C. (2003) Planejamento de Experimentos usando o Statistica. E-papers Serviços Editoriais, 2003. El-Naas, M. H. (2011). Reject Brine Management. In M. Schorr (Ed.), Desalination,Trends and Technologies (pp. 237-252).

Eaton A. D., Rice, E. W., & Baird, R. B. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 23rd edition. Washington, D.C.: American Public Health Association, 2017.

Kraft, A., Stadelmann, M., Blaschke, M., Kreysig, D., Sandt, B., Schroder, F., & Rennau, J.(1999), Electrochemical water disinfection, Part I: Hypochlorite production from very dilute chloride solutions, Journal of Applied Electrochemistry, 29, 861-868.

Kraft, A., Blaschke, M., Kreysig, D., Sandt, B., Schroder, F., & Rennau, J. (1999), Electrochemical water disinfection, Part II: Hypochlorite production from potable water, chlorine consumption and the problem of calcareous deposits, Journal of Applied Electrochemistry, 29, 895-902.

Matos, J. F., Mota, S., Avelino, F. F., Pádua, V. L., Braga, E. A. S., & Malveir, J. Q. (2006) Solução oxidante gerada a partir da eletrólise de rejeitos de dessalinizadores de água. Revista Engenharia Sanitária e Ambiental, 11(2), 143-152. 2006.

Montenegro, A., Marinho, I., Silva, V. P., Andrade, A., Silva, J. G., Pereira, R., & Albuquerque, K. S.(2001) Impacto do uso de água subterrânea salina em áreas agrícolas do programa Xingó. In: XIV Simpósio Brasileiro De Recursos Hídricos, 2001, Aracaju. Anais. Aracaju: ABRH, 2001. 1 CD-ROM.

Mota, S., Matos, J. F., & Furtado, F. N.(2005) Aproveitamento de rejeitos salinos na irrigação e para geração e hipoclorito de sódio. In: Workshop Uso E Reúso De Águas De Qualidade Inferior, 2005, Campina Grande: UECG/UFPB. 2005, p, 453-471. CD-ROM.

Ministério do Meio Ambiente. Resolução nº 430 (2011). Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), Brasília, DF, 13/05/2011. http://www2.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=646.

Ministério do Meio Ambiente. Resolução nº 357 (2005). Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), Brasília, DF 13/03/2005. http://www2.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=459.

Peralta-Zamora, P., Morais, J. L., & Nagata, N. (2005). Por que otimização multivariada? Engenharia Sanitária e Ambiental. 10(2), 106-110.

Porto, E. R., Amorim, M. C. C. de., Araújo, O. J., & Silva Júnior, L. G. A. (1999); Aproveitamento dos rejeitos da dessalinização. In: Simpósio sobre Captação de Água de Chuva no Semi-Árido Brasileiro, 1,1997, Petrolina, PE. A captação de água de chuva: base para viabilização do semi-árido brasileiro - Anais. Petrolina, PE: Embrapa Semi-Árido/IRPAA/IRCSA, 1999. p.51-57.

Porto, E. R. (2000) Potencialidades da erva-sal (Atriplex nummularia) irrigada com o rejeito da dessalinização de água salobra no Semi-Árido brasileiro como alternativa de reutilização. Congresso Interamericano De Engenharia Sanitária E Ambiental, XXVII. Porto Alegre. Anais... ABES, Ref. II-018.2000.

Porto, E. R., Amorim, M. C. C. De., & Silva Júnior, L. G. de A. (2001) Uso do rejeito da dessalinização de água salobra para irrigação da erva-sal (Atriplex nummularia).Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 5(1), 111-114,2001.

Porto, E. R., Amorim, M. C. C. De., & Araújo, O. J. (2020) Potencialidades da erva-sal (Atriplex nummularia) irrigada com o rejeito da dessalinização de água salobra no semi-árido brasileiro como alternativa de reutilização. http://www.cepis.ops-oms.org/bvsaidis/aresidua/x-003.pdf.

Rabah, F. (2017). Feasibility of Producing Sodium Hypochlorite for Water Disinfection Purpose Using Seawater Desalination Brine. thesis degree of Master of Civil Engineering-Infrastructure. October/2017. http://hdl.handle.net/20.500.12358/19345.

Rodrigues, M. I. & Iemma, A. F. (2005) Planejamento de Experimentos e Otimização de Processos. Casa do Pão Editora, 2005.

Rosestolato, D., Bagatin, R., & Ferro, S. (2015) Electrokinetic remediation of soils polluted by heavy metals (mercury in particular). Chemical Engineering Journal, 264, 16-23, 2015.

Silva, L. M., & Baydum, V. P. A. (2019). Caracterização Do Rejeito do Processo de Dessalinização De Fernando De Noronha – PE e Possibilidades de Reúso. In: 30° Cbesa Congresso Brasileiro De Engenharia Sanitária E Ambiental, 2019, Natal - RN. Anais.

Published

20/07/2021

How to Cite

BAYDUM, V. P. A.; ASFORA, L. S. Optimization of the generation of oxidizing solution through dessalinizer waste electrolysis using experimental design. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 9, p. e1510917742, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i9.17742. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/17742. Acesso em: 20 apr. 2024.

Issue

Section

Engineerings