Predição orientada por dados da demanda química de oxigênio na coagulação de efluente lácteo utilizando um coagulante magnético derivado de Moringa oleifera

Resumo

Os crescentes impactos ambientais dos efluentes industriais têm intensificado a busca por tecnologias alternativas de tratamento de águas residuais. Neste estudo, um coagulante natural magnetizado baseado em um compósito de Moringa oleifera–CoFe₂O₄ foi sintetizado e avaliado para o tratamento de efluente lácteo. Um delineamento experimental Box–Behnken, composto por 27 ensaios, foi empregado para investigar os efeitos da dosagem do coagulante (9–16 g), pH (4–12), tempo de sedimentação (15–30 min) e taxa de mistura (50–150 rpm) na eficiência de remoção da Demanda Química de Oxigênio (DQO). Os resultados experimentais mostraram remoção de DQO variando de 70,13% a 89.45%. Para modelar as relações não lineares entre os parâmetros operacionais e a remoção de DQO, foi desenvolvida uma rede neural artificial do tipo perceptron multicamadas (ANN), utilizando 27 observações experimentais, divididas em conjuntos de treinamento (77.8%) e teste (22.2%). A arquitetura otimizada da ANN (topologia 4–2–1) demonstrou alta precisão preditiva, alcançando erros relativos de 6.6% e 6.3% nas fases de treinamento e teste, respectivamente. O modelo apresentou excelente concordância entre os valores previstos e experimentais, com coeficiente de determinação (R²) de 0.9946. A análise de importância das variáveis revelou que o pH foi o fator dominante no controle do desempenho da coagulação, seguido pelo tempo de sedimentação, enquanto a dosagem do coagulante e a taxa de mistura exerceram influência comparativamente menor. Os resultados confirmam que a M. oleifera magnetizada representa uma alternativa ecológica promissora aos coagulantes químicos convencionais e que a modelagem baseada em ANN fornece uma ferramenta robusta e confiável para a processo preditivo e o potencial escalonamento de sistemas de tratamento de águas residuais baseados em coagulantes naturais.

Palavras-chave: coagulante natural, demanda química de oxigênio (dqo), moringa oleifera magnetizada, perceptron multicamadas, rede neural artificial (ANN), tratamento de efluente lácteo.