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https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/4653| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Produção, caracterização e aplicação de carvão ativado a partir de lodo de estação de tratamento de água |
| Autor(es): | Kulman, Raíssa Xavaré |
| Primeiro Orientador: | Rosa, Gabriela Silveira da |
| Resumo: | O objetivo deste trabalho foi a produção, caracterização e aplicação do carvão ativado oriundo do lodo da estação de tratamento de água da cidade de Bagé, a fim de propor uma alternativa de uso para esse resíduo. A metodologia consistiu no preparo da amostra de lodo através de operações como secagem, moagem e peneiramento. Após, o carvão ativado foi obtido através da operação de pirólise, utilizando um reator de aço inox na temperatura de 550 oC por 30 min. Foram produzidos dois carvões diferentes, um realizando somente a pirólise do lodo (CA) e outro utilizando o lodo após uma ativação química com cloreto de zinco e hidróxido de cálcio (CAP). Os carvões produzidos foram caracterizados através de análises físicas, químicas e morfológicas. Para verificar o potencial de aplicação dos carvões produzidos foram realizados ensaios de adsorção com intuito de remoção do azul de metileno (AM) presente em fase líquida, corante comumente utilizado em indústrias têxteis. As amostras de CA e CAP foram caracterizadas e apresentaram área superficial específica de 101,9 a 100,3 m².g-1 e diâmetro de poro de 3,2 e 10,8 nm, respectivamente, sendo classificados como partículas mesoporosas. Através da análise termogravimétrica (TGA) observou-se que a amostra de CA não apresentou picos de perda de massa, indicando que a operação de pirólise foi efetiva na remoção dos compostos voláteis. A amostra de CAP indicou a presença de um pico de perda de massa em 500 oC, sendo este relacionado com a presença remanescente dos compostos químicos utilizados para a ativação química durante a produção do carvão. As análises de MEV demonstraram que a superfície do CA apresentou-se mais rugosa e com mais irregularidades, enquanto que a de CAP foi mais lisa, devido à presença remanescente de cloreto de zinco e hidróxido de cálcio. Os resultados obtidos através do estudo da adsorção de azul de metileno utilizando o CA e CAP foram promissores. A massa de carvão determinada nos testes preliminares foi fixa em 2 g por apresentar percentual de remoção do AM próximo de 100 %. Os resultados mostraram que a cinética de adsorção do AM utilizando CA e CAP é rápida, com remoção de mais de 50 % do corante em 2 min de processo. O modelo cinético de Elovich foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais, indicando a heterogeneidade da superfície dos carvões e a natureza química da adsorção. A isoterma de equilíbrio de adsorção classificou-se como do tipo IV e o melhor ajuste aos dados para a isoterma foi observado pelo modelo de Sips, com capacidades máximas de adsorção de 6,4 e 18,4 mg.g-1 para CA e CAP, respectivamente. Sendo assim, os resultados desse estudo comprovaram a possibilidade de utilizar o lodo proveniente da estação de tratamento de água como matéria-prima para a produção de carvão ativado e desta forma agregar valor a esse resíduo produzido em larga escala. |
| Abstract: | The objective of this work was the production, characterization and application of activated carbon or the water treatment plant of the city of Bagé, in order to propose an alternative use of this waste. The methodology consisted in the preparation of the sludge sample through operations such as drying, milling and sieving. After the activated carbon was obtained through the pyrolysis operation, using a stainless steel reactor at a temperature of 550 oC por 30 min. Two different active carbon were produced, one performing only the pyrolysis of the sludge (CA) and another using the sludge after a chemical activation with zinc chloride and calcium hydroxide (CAP). The produced active carbon were characterized by physical, chemical and morphological analyzes. In order to verify the potential of application of the active carbon produced adsorption tests were carried out with the aim of removing the methylene blue (AM) present in liquid phase, dye commonly used in textile industries. The samples of CA and CAP were characterized and had a specific surface area of 101.9 to 100.3 m².g-1 and pore diameter of 3.2 and 10.8 nm, respectively, being classified as mesoporous particles. Through the thermogravimetric analysis (TGA) the sample of CA did not present peaks of mass loss, indicating that the pyrolysis operation was effective in the removal of the volatile compounds. The CAP sample indicated the presence of a mass loss peak at 500 ºC, this being related to the remaining presence of the chemical compounds used for the chemical activation during the production of the active carbon. The analyzes of MEV showed that the surface of the CA was more rough and with more irregularities, whereas the one of CAP was smoother due to the remaining presence of zinc chloride and calcium hydroxide. The results obtained by studying the adsorption of methylene blue using CA and CAP were promising. The active carbon mass determined in the preliminary tests was fixed at 2 g because the percentage of AM removal was close to 100 %. The results showed that the adsorption kinetics of AM using CA and CAP is rapid, with removal of more than 50 % of the dye in 2 min of the process. The Elovich kinetic model was the best fit for the experimental data, indicating the heterogeneity of the surface of the active carbon and the chemical nature of the adsorption. The adsorption equilibrium isotherm was classified as type IV and the best fit to the isotherm data was observed by the Sips model, with maximum adsorption capacities of 6.4 and 18.4 mg.g-1 for CA and CAP, respectively. Thus, the results of this study proved the possibility of using sludge from the water treatment plant as a raw material for the production of activated carbon and in this way add value to this residue produced in large scale. |
| Palavras-chave: | Engenharia Lodo Adsorvente Carvão Engineering Sludge Adsorbent Carbon |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal do Pampa |
| Sigla da Instituição: | UNIPAMPA |
| Campus: | Campus Alegrete |
| Curso: | Mestrado Acadêmico em Engenharia |
| Citação: | KULMAN, Raíssa Xavaré. Produção, caracterização e aplicação de carvão ativado a partir de lodo de estação de tratamento de água. Orientador: Gabriela Silveira da Rosa. 2019. 59p. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Universidade Federal do Pampa, Campus Alegrete, Alegrete, 2019. |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/4653 |
| Data do documento: | 27-Fev-2019 |
| Aparece nas coleções: | Mestrado em Engenharia |
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