Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-12-05T03:12:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348930.pdf: 5461536 bytes, checksum: bc62ecf2c800583ad82dfb9e762675b7 (MD5) Previous issue date: 2017 / O crescimento da população mundial é na maioria dos casos associado ao consumo de recursos minerais, que por sua vez tem trazido uma crescente geração de resíduos, que são potenciais problemas ambientais. As usinas termelétricas são consideradas uma das maiores fontes de poluição no mundo, devido, entre outros fatores, a geração significativa de cinzas (tanto pesadas, assim como volantes). O estudo das características destes materiais, bem como o desenvolvimento de técnicas para sua utilização se tornam imprescindíveis para a preservação do meio ambiente. Neste contexto, este trabalho objetiva implementar o uso de cinzas pesadas de carvão mineral na síntese de zeólitas faujasita (NaY) e comparar a sua performance, desde as características físicas até a capacidade de adsorção de tiofeno, com zeólitas sintetizadas a partir de materiais analíticos. Para a caracterização das cinzas e produtos zeolíticos foram utilizados métodos de análise química, física e mineralógica. O resultado da caracterização mostrou que as cinzas são majoritariamente compostas por óxidos formadores de estrutura zeolítica (SiO2?Al2O3) em composição mássica superior a 70%, quantidades suficientes para aplicação na síntese de zeólitas. Três planejamentos estatísticos foram projetados para investigar as rotas experimentais de síntese que favorecem o aumento da área específica. A caracterização das amostras sintetizadas mostrou que o tempo, temperatura e o pré- tratamento das cinzas são fatores que fortemente influenciam a área específica e cristalinidade. As amostras sintetizadas com materiais analíticos somente favoreceram a formação de zeólitas NaY no tempo de cristalização de 48 h e com uma temperatura de 100 ºC. Para o processo de adsorção três amostras de zeólitas foram selecionadas desde sintetizadas com materiais analíticos, cinzas tratadas e não tratadas, ZSA4, ZCP4 e ZCP6 respectivamente. Os dados experimentais da cinética de adsorção foram conduzidos em sistema de batelada e foram adequadamente descritos por modelo pseudo primeira ordem. Para a avaliação do equilíbrio estudou-se os modelos de Langmuir e de Freundlich e os dados se ajustaram ao modelo de Langmuir com R2>0,80 para as três amostras selecionadas para o estudo. / Abstract : World population growth is in most cases associated with the consumption of mineral resources, which in turn has brought an increasing generation of waste, which are potential environmental problems. Thermoelectric power plants are considered one of the largest sources of pollution in the world, due, among other factors, to the significant generation of ashes (both bottom as well as fly ashes). The characteristic´s study of these materials, as well as the technique´s developments for their use become essential for the environment preservation. In this context, this work aims to implement the use of bottom coal ash in the faujasite zeolites (NaY) synthesis and compare its performance, from the physical characteristics to the thiophene adsorption capacity, with zeolites synthesized from analytical materials. Chemical, physical and mineralogical methods were used to characterize ashes and zeolitic products. The characterization´s results showed that the ashes are composed mainly of zeolite structure forming oxides (SiO2 · Al2O3) in a mass composition higher than 70%, sufficient quantities for application in zeolites synthesis. Three statistical projects were designed to investigate the experimental synthesis routes that favor the specific area increase. The characterization of synthesized samples showed that the time, temperature and the pretreatment of the ashes are factors that strongly influence the specific area and crystallinity. Synthesized samples with analytical materials only favored the formation of NaY zeolites at the crystallization time of 48 h. For the adsorption process three zeolite samples were selected from synthesized with analytical materials, treated and untreated ash, ZSA4, ZCP4 and ZCP6, respectively. The adsorption experimental data kinetics were conducted in a batch system and were adequately described by pseudo first order model. The Langmuir and Freundlich models were used to evaluate the balance and the data adjusted to the Langmuir model with R2> 0.80 for the three samples selected for the study.

O estudo concentrou-se na avaliação do desempenho de resíduos da produção agrícola brasileira como auxiliares de filtração da fumaça principal de cigarros em comparação com as tecnologias conhecidas, os filtros de acetato de celulose e de carvão ativado. Foram investigadas, após seleção preliminar: fibra de coco, casca de arroz, casca de banana – versões in natura e após calcinação - e talo de fumo in natura. Os materiais foram testados quanto à retenção de nicotina, alcatrão, monóxido de carbono, compostos orgânicos voláteis, metais, aminas aromáticas, fenóis, amônia, ácido cianídrico, óxidos de nitrogênio, compostos carbonilados voláteis e benzo[a]pireno na fumaça principal de cigarros de altos teores de alcatrão. Os analitos investigados fazem parte das principais substâncias monitoradas pelos órgãos reguladores da indústria tabagista. Para tanto, os materiais foram inseridos em filtros de cigarro com cavidade, ficando submetidos ao contato com o fluxo da fumaça principal de cigarros. Desta forma pôde-se avaliar, pelos teores da fumaça após percorrer os filtros, se os materiais trazem algum efeito adicional ou seletivo no processo de filtração, contribuindo para a redução de risco de cigarros. As fibras foram caracterizadas em termos de área específica, composição elementar, grupos funcionais via espectroscopia de absorção no infravermelho e a presença de metais via microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersa de raios X. Casca de banana e fibra de coco calcinadas mostraram desempenho superior aos materiais comparativos na remoção de aminas aromáticas, fenóis e benzo[a]pireno, enquanto casca de arroz e talo de fumo in natura removeram com mais eficiência os óxidos de nitrogênio e monóxido de carbono. Para quase a totalidade dos analitos avaliados, a presença dos resíduos agrícolas nos filtros ocasionou em filtração superior à apresentada pelo acetato de celulose, material base dos filtros utilizados em praticamente todas as marcas de cigarros do Brasil. Entretanto, nenhum dos agro-resíduos demonstrou universalidade na filtração de todas as classes de compostos, evidenciando que seu uso em combinação é a melhor maneira de obter-se filtração ampliada dos principais compostos tóxicos da fumaça. / This study focused on the evaluation of Brazilian agriculture by-products as alternative filter media in cigarette mainstream smoke filtration when compared to known filter technologies, i.e. cellulose acetate and activated carbon. The evaluated materials after previous selection were: coconut coir, rice husks, banana peel – raw fibers and calcinated versions – and raw tobacco stem. The materials were tested for filtration of nicotine, tar, ammonia, carbon monoxide, volatile organic compounds, metals, aromatic amines, phenols, hydrogen cyanide, nitrogen oxides, volatile carbonilated compounds and benzo[a]pyrene in the mainstream smoke of high tar content cigarettes. These analytes belong to the Hoffmann’s list of toxicants in cigarette smoke and are monitored by tobacco industry regulating agencies. The fibers were inserted into cavity cigarette filters, and submitted to the flow of cigarette mainstream smoke. Thus it was possible to evaluate, when measuring smoke analyte levels after filtration process, whether they can bring any additional or selective effect to the retention of those toxicants, helping to harm reduction of cigarettes. These agricultural by-products were characterized in terms of specific surface area, elemental composition, functional groups via infrared absorption spectroscopy and the presence of metals via scanning electron microscopy with energy-dispersive x-ray spectroscopy. Calcinated banana peels and coconut coir showed a superior performance, in comparison to cellulose acetate and even activated carbon, for the filtration of aromatic amines, phenols and benzo[a]pyrene while raw rice husks and tobacco stem have removed more efficiently nitrogen oxides and CO. For all evaluated analytes, the presence of the fibers in the filters has led to better filtration performance than that showed by cellulose acetate, main filter media of almost all cigarette brands sold in Brazil. However, none of the tested by-products has shown universality for filtration of all types of compounds, suggesting that the best way of achieving best filtration performance for the main toxicants is using them in combination, as mixtures.

Na etapa de tingimento do couro em curtumes, é necessário fazer a aplicação de corantes para obter uniforme e intensa coloração da superfície e, muitas vezes, para que a textura fibrosa do couro seja tingida em profundidade. Esta etapa do processamento do couro pode resultar em efluentes coloridos. A presença de corantes dificulta o tratamento de efluentes através de métodos convencionais e sua reutilização no processo produtivo, pois causaria o tingimento de uma nova partida com cor indesejada. A adsorção é uma operação de tratamento avançada utilizada para aumentar a qualidade final ou viabilizar o reuso de efluentes. Uma de suas maiores vantagens é a possibilidade de uso de materiais de baixo custo no tratamento de efluentes. Neste estudo, resíduos sólidos de curtumes, farelos de couro curtido ao cromo, foram utilizados como adsorvente para tratar um efluente contendo o corante Vermelho Ácido 357 gerado na operação de acabamento molhado, que foi realizada em um fulão em escala piloto. Todos os experimentos de adsorção foram realizados em fulões em escala laboratorial para simular as condições dos curtumes e para facilitar a futura reprodução deste método no curtume. Para otimizar os parâmetros da adsorção foi feita uma otimização multi-resposta. Inicialmente foi utilizado um planejamento fatorial Plackett–Burman para eliminar alguns fatores dos sete importantes parâmetros selecionados: concentração de adsorvente, pH, temperatura, concentração de corante, velocidade de rotação, tempo e diâmetro de partícula. Com este procedimento de triagem, quatro importantes fatores, que tiveram efeito significativo na adsorção, foram selecionados para o próximo passo: concentração de adsorvente, pH, concentração de corante e velocidade de rotação. Posteriormente, foi utilizada uma metodologia de superfície de resposta (MSR) com delineamento composto central rotacional (DCCR). Com base nesses resultados utilizou-se a função desirability para alcançar as condições ótimas de operação e para determinar a capacidade máxima de adsorção no equilíbrio (qe) e a remoção de corante (R). As respostas otimizadas encontradas foram R = 87,37% e qe = 24,74 mg·g-1, nas condições de pH de 2,3; concentração de adsorvente de 12,34 g·L-1; concentração de corante de 131,25 mg·L-1 e velocidade de rotação de 27,5 rpm. / In the leather dyeing step in tanneries, it is necessary to make the application of dyes to obtain uniform and intense color in the surface and often till the fibrous texture of leather is deeply colored. This stage of leather processing results in colored wastewaters. The presence of dyes complicates the treatment of effluents by conventional methods and their reuse in the production process, as it would cause the dyeing of new batch with unwanted color. Adsorption is an advanced treatment operation that is used to increase the final quality or to enable the reuse of wastewater. One of its biggest advantages is the possibility of using low cost materials in wastewater treatment. In this study, solid waste from tanneries, i.e., chromium-tanned leather shaving waste, was used as the adsorbent to treat effluents containing Acid Red 357 dye generated through a wet end process, carried out in a pilot-scale tannery drum. All the adsorption trials were conducted in laboratory-scale tannery drums to simulate the tannery conditions and to facilitate the future industrial reproduction of this method. Multiresponse optimization was used to optimize the adsorption parameters. Plackett–Burman factorial design was used to initially eliminate some factors from the seven selected important parameters: adsorbent concentration, pH, temperature, dye concentration, rotation speed, time, and particle size. Using this screening procedure, four important factors, which had significant effects on the adsorption, were selected for the next step: adsorbent concentration, pH, dye concentration, and rotation speed. Thereafter, a central composite rotatable design (CCRD) experiment was performed as response surface methodology (RSM) with desirability functions to achieve the optimal conditions, and to determine the maximum adsorption capacity at equilibrium (qe) and dye removal (R). The optimized responses were determined to be R = 87.37% and qe = 24.74 mg·g-1, in the following conditions: pH of 2.3, adsorption concentration of 12.34 g·L-1, dye concentration of 131.25 mg·L-1, and rotation speed of 27.5 rpm.

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-06-08T19:14:16Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Thaíse da Silva Borges.pdf: 1668546 bytes, checksum: f86b7b64622159823dbd4677d5f2ae53 (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-06-20T18:55:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação Thaíse da Silva Borges.pdf: 1668546 bytes, checksum: f86b7b64622159823dbd4677d5f2ae53 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-20T18:55:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Thaíse da Silva Borges.pdf: 1668546 bytes, checksum: f86b7b64622159823dbd4677d5f2ae53 (MD5) / O petróleo é a maior fonte de geração de energia da atualidade, mas durante sua exploração, produção, transporte e armazenamento podem ocorrer derramamentos, que causam sérios danos ao meio ambiente e à economia local. Após a ocorrência de um derramamento de óleo no meio aquático, os impactos podem ser reduzidos por meio da implantação de métodos de remediação. Dentre os métodos disponíveis, os processos de separação são muito utilizados, dentre eles, a adsorção. Atualmente, os materiais sintéticos são os materiais sorventes mais utilizados para contenção e remoção de petróleo em derramamentos. Nesse contexto, as fibras naturais se apresentam como uma opção de material sorvente com as vantagens de serem materiais naturais, obtidos de fontes renováveis, biodegradáveis e de menor custo, em relação aos materiais sintéticos. O objetivo deste trabalho é o estudo da utilização da fibra obtida do pseudocaule da bananeira prata ( como material adsorvente em derramamento de petróleo. A fibra obtida do pseudocaule da bananeira foi caracterizada por seu Teor de Hemicelulose, Celulose e Lignina, Análise Termogravimétrica, Microscopia Óptica e Microscopia Eletrônica de Varredura. Foram determinadas as características físicas dos dois petróleos utilizados: viscosidade, massa específica, temperatura inicial de aparecimento dos cristais (TIAC), ponto de fluidez, ⁰API. Realizou-se um planejamento estatístico para a identificação das variáveis significativas no processo investigado. As variáveis avaliadas foram: volume de petróleo, temperatura e agitação do sistema. Dentre elas, a única que apresentou influência significativa no processo de sorção foi o volume de petróleo. Foram obtidas curvas de cinética e equilíbrio de adsorção. Para a construção das curvas de cinética de adsorção a fibra de bananeira foi utilizada como adsorvente de dois petróleos com viscosidades diferentes, a 40⁰C, em sistema agitado e intervalos de tempo pré-definidos até ser atingido o tempo de equilíbrio. As curvas revelaram o tempo necessário para a fibra atingir sua saturação com cada um dos petróleos e revelou que a fibra apresentou maior capacidade de sorção para o óleo menos viscoso, embora sua cinética tenha sido mais lenta. A curva do equilíbrio de adsorção foi obtida utilizando-se volumes crescentes do petróleo menos viscoso, a 40⁰C, em sistema agitado e tempo de contato entre a fibra e o sistema água/petróleo por 1 hora. Os resultados indicaram capacidade de adsorção de 3,7 gadsorvato/gadsorvente. Os dados de equilíbrio de adsorção foram correlacionados utilizando os modelos das isotermas de Freundlich, Langmuir e Temkin

Submitted by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2015-12-03T18:36:11Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Síntese de óxidos de ferro nanoestruturados dispersos em materiais carbonosos e porosos, estudo do seu comportamento térmico e aplicações em processos de adsorção.pdf: 4692983 bytes, checksum: 8c95cb78ba98a2fb9aa3787f753cd8d5 (MD5) / Approved for entry into archive by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2015-12-30T10:40:27Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Síntese de óxidos de ferro nanoestruturados dispersos em materiais carbonosos e porosos, estudo do seu comportamento térmico e aplicações em processos de adsorção.pdf: 4692983 bytes, checksum: 8c95cb78ba98a2fb9aa3787f753cd8d5 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-30T10:40:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Síntese de óxidos de ferro nanoestruturados dispersos em materiais carbonosos e porosos, estudo do seu comportamento térmico e aplicações em processos de adsorção.pdf: 4692983 bytes, checksum: 8c95cb78ba98a2fb9aa3787f753cd8d5 (MD5) Previous issue date: 2015 / CAPES, CNPQ / Os materiais nanoestruturados exibem diversas propriedades físicas e químicas interessantes. Dentre elas podemos citar as propriedades magnéticas, que estão entre as mais estudadas devido à sua grande importância tecnológica. Este trabalho visa a síntese de nanopartículas de óxidos ou outros compostos de ferro suportadas em materiais carbonosos porosos derivados do endocarpo de babaçu, com especial ênfase nas transformações físicas e químicas causadas por tratamentos térmicos e no seu potencial como adsorvente em fase líquida. Como suporte, foi utilizado o endocarpo de babaçu carbonizado ou quimicamente ativado com H3PO4. A síntese dos nanocompósitos foi conduzida por impregnação em meio aquoso, sendo utilizados os compostos Fe(NO3)3.9H2O e NH4OH como fonte de ferro e agente precipitante, respectivamente. As técnicas utilizadas para a caracterização foram: análise elementar, termogravimetria, análise térmica diferencial, difração de raios-X, espectroscopia Mössbauer, análise textural por adsorção de nitrogênio e medidas de propriedades magnéticas. As nanopartículas foram identificadas como óxidos de ferro dispersos de forma homogênea na superfície do suporte carbonoso, com tamanho médio na ordem de nanômetros e apresentando um comportamento superparamagnético em temperatura ambiente. A execução de tratamentos térmicos em atmosfera controlada de nitrogênio em temperaturas predeterminadas de 700, 800, 900 e 1000 °C levou ao crescimento do tamanho médio de cristalitos e ao surgimento de novas fases devido ao processo de redução química das nanopartículas de óxido de ferro dispersas nos suportes ricos em carbono. Dependendo da temperatura de tratamento e do tipo de suporte, as fases formadas de forma majoritária foram: óxidos de ferro (Fe2O3, Fe3O4), ferro metálico (α-Fe, γ-Fe(C)), carbeto (Fe3C), fosfato (FePO4 e Fe2P2O7) e fosfeto de ferro (Fe2P). Os resultados deste trabalho mostraram que o método empregado permite a síntese de nanocompósitos com características químicas e estruturais variadas, dependendo das condições de preparação e dos tratamentos térmicos posteriormente realizados. / Nanostructured materials exhibit many interesting physical and chemical properties, among which we can mention the magnetic properties, due to their great relevance for technological applications. This work aims at the synthesis of nanoparticles of iron oxides or other iron compounds supported on porous carbon materials derived from the endocarp of babassu coconut, with special emphasis on the physical and chemical transformations caused by heat treatments and on their potential for use in liquid phase adsorption. Two different carbon supports were used: a char obtained by the carbonization of the endocarp of babassu coconut and an activated carbon prepared from the same precursor by chemical activation with H3PO4. The synthesis of the nanocomposites was conducted by aqueous impregnation, using Fe(NO3)39H2O and NH4OH as the source of iron and the precipitating agent, respectively. The techniques used for the characterization were: elemental analysis, thermogravimetry, differential thermal analysis, X-ray diffraction, Mössbauer spectroscopy, textural analysis by nitrogen adsorption and measurements of magnetic properties. The nanoparticles were identified as iron oxides homogeneously dispersed in the porous carbon support, with average size in the order of nanometers and showing superparamagnetic behavior at room temperature. The execution of heat treatments in a nitrogen atmosphere at predetermined temperatures of 700, 800, 900 and 1000° C led to crystallite growth and to the formation of new phases due to the chemical reduction of the iron oxide nanoparticles dispersed in the carbon-rich support. Depending on the heat treatment temperature and on the type of carbon support, the dominant phases were: iron oxides (Fe2O3, Fe3O4), metallic iron (α-Fe and γ-Fe(C)), iron carbide (Fe3C), iron phosphate (FePO4 and Fe2P2O7) and iron phosphide (Fe2P). The results of this study showed that the method employed enables the synthesis of nanocomposites with diverse chemical and structural characteristics, depending on the conditions of preparation and on the subsequent execution of heat treatments.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Maurílio Figueiredo (maurilioafigueiredo@yahoo.com.br) on 2014-07-28T19:44:16Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO_AvaliaçãoAdsorçãoManganês.pdf: 1238802 bytes, checksum: c9e103488cf69fad32e122d6f20b9284 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2014-08-01T13:17:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO_AvaliaçãoAdsorçãoManganês.pdf: 1238802 bytes, checksum: c9e103488cf69fad32e122d6f20b9284 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-01T13:17:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO_AvaliaçãoAdsorçãoManganês.pdf: 1238802 bytes, checksum: c9e103488cf69fad32e122d6f20b9284 (MD5) Previous issue date: 2012 / O tratamento de efluentes da indústria mineral é de extrema importância, já que estes apresentam altas concentrações de metais e ânions. Um metal de ocorrência significante nesses efluentes é o manganês, que pode ser encontrado em concentrações de até 150mg.L-1. Para a remoção desse metal, uma técnica comum é a precipitação, mas por apresentar desvantagens como a grande geração de precipitados e aumento no pH do efluente tratado, torna a remoção do manganês um desafio a ser enfrentado. Visando a remoção de manganês de soluções aquosas, este trabalho apresenta o processo de adsorção como alternativa, utilizando zeólitas como material adsorvente. Os estudos relatados nesse trabalho avaliam a capacidade de adsorção da zeólita sintética ZSM-5, que pode ser utilizada como catalisador e a possibilidade de reaproveitamento de um rejeito desta zeólita, já utilizada como catalisador de craqueamento de petróleo.Nos ensaios realizados em batelada, observou-se que a adsorção de manganês pela zeólita sintética ZSM-5,com valores de carregamento de até 33,0mg.g-1, é mais eficiente do que pelo rejeito de craqueamento de petróleo, que apresentou valores de 8,75mg.g-1, sendo que o tratamento com NaOH melhorou os resultados de carregamento de ambos adsorventes. Foi observado que o pH do meio exerce uma influência significativa nos processos de adsorção pelos dois adsorventes estudados, os quais são favorecidos em pH’s próximos de 8, sendo o pH ótimo de trabalho estabelecido como 7,5. Trabalhando nas melhores condições operacionais de adsorção, foram realizados os estudos cinéticos e observou-se que o tempo de equilíbrio de adsorção de Mn2+ na zeólita foi de 7 horas enquanto no rejeito foi de 8 horas e que a adsorção em ambos os adsorventes foi mais bem ajustada ao modelo de pesudosegunda ordem. Também foi observado que os processos de adsorção nos dois adsorventes podem ser descritos pelos modelos de Langmuir. __________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: The wastewater treatment mineral industry is very important, since they have high concentrations of metals and anions. A metal significant occurrence of these effluents is manganese, which can be found in concentrations until 150mg.L-1.For removal of this metal, a common technique is precipitation, but present disadvantages such as large precipitates generation and increase in pH of the treated effluent, the removal of manganese makes a challenge to be faced. Aiming at removing manganese from aqueous solutions, this work presents the adsorption process as an alternative, using zeolites as adsorbent material. The studies reported in this study evaluated the capacity of adsorption of synthetic zeolite ZSM-5, which can be used as catalyst and the possibility of reusing a reject this zeolite already used as petroleum cracking catalyst.When tested in batch, it was observed that the adsorption of manganese in the synthetic zeolite ZSM-5, with load values of up to 33.0 mg.g-1, is more efficient than by cracking waste petroleum, which showed values 8.75 mg.g-1, and the NaOH treatment improved the results of loading of both adsorbents. It was observed that the pH of the medium exerts a significant influence on the adsorption by the two adsorbents studied, which are favored for pH values near 8, the optimum pH being established work as 7.5. Working under the best operating conditions of adsorption were conducted kinetic studies and found that the time for adsorption equilibrium of Mn2 + in the zeolite was 7 hours whilethe waste was 8 hours and adsorption on both adsorbents was better adjusted model pesudosegunda order. It was also observed that the adsorption on both adsorbents can be described by the Langmuir model.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2014-11-20T18:56:38Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_EstudoAdsorçãoManganês.pdf: 1689506 bytes, checksum: c1d36592bffcb7db94e2610d11159433 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2014-12-01T16:31:06Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_EstudoAdsorçãoManganês.pdf: 1689506 bytes, checksum: c1d36592bffcb7db94e2610d11159433 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-01T16:31:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_EstudoAdsorçãoManganês.pdf: 1689506 bytes, checksum: c1d36592bffcb7db94e2610d11159433 (MD5) Previous issue date: 2014 / Efluentes ricos em manganês, como os das indústrias extrativas, de vidro e cerâmicas, plantas de galvanização, entre outros, são considerados um problema ambiental devido principalmente ao seu poder toxicológico. O íon manganês é um poluente devido às suas propriedades organolépticas e é considerado um metal de difícil remoção devido à sua alta solubilidade sendo usualmente encontrado em efluentes na forma do íon divalente Mn2+. Diversos métodos de tratamento têm sido aplicados a esses tipos de efluentes com objetivo de enquadramento dos mesmos à legislação ambiental vigente. Uma dessas alternativas é a adsorção/troca iônica tanto em batelada como em colunas de leito fixo, particularmente quando a concentração de metais é baixa. Visando o tratamento de efluentes que contêm o íon manganês, o presente trabalho descreve a remoção do íon pelo processo de adsorção/troca iônica utilizando a zeólita faujasita e zeólita A como materiais adsorventes, dado que tais materiais possuem capacidade de adsorver e trocar cátions quando em contato com soluções ricas em metais. Foram realizados estudos cinéticos nas temperaturas de 25°C, 35°C, e 60°C para a zeólita faujasita, que revelaram uma alta taxa de remoção desde o início do contato entre a solução rica em manganês e a zeólita sendo que o equilíbrio foi atingido após percorridas 3 horas de experimento. Os dados experimentais se ajustaram melhor ao modelo de pseudosegunda ordem para adsorção do íon manganês na zeólita faujasita. Além disso, observou-se nesses experimentos que com o aumento da temperatura altas taxas de carregamento são obtidas e a partir do valor da energia de ativação calculada de 55,4KJ/mol tem-se indicação de que o processo de adsorção em questão é uma quimiossorção. O processo de adsorção do íon na zeólita faujasita foi bem descrito pelos modelos de Langmuir e Freundlich com carregamento máximo obtido igual a 10 mgMn2+/g-zeólita, enquanto para a zeólita A o melhor ajuste se deu pela isoterma de Langmuir com carregamento máximo obtido igual a 110 mgMn2+/g-zeólita. Os experimentos realizados em colunas de leito fixo foram desenvolvidos através da variação da vazão de alimentação do sistema, altura do leito adsorvente e concentração inicial de manganês na solução. Dentre os modelos utilizados para descrever o processo de adsorção em colunas de leito fixo o modelo de Thomas apresentou boa correlação com os dados experimentais para ambas as zeólitas. Pelo ajuste dos dados a esse modelo os valores de carregamento máximo foram obtidos e variaram de 0,3 mgMn2+/g-zeólita para a zeólita faujasita e 30 mgMn2+/g-zeólita para a zeólita A. ______________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Galvanizing plants as well as the mining, glass and ceramics industries among others can produce manganese-laden effluents, which are considered an environmental issue mainly due to their organoleptic properties and because the highly soluble Mn2+ ion is difficult to remove from most wastewaters when only pH control is applied. Thus several other treatment methods have been proposed to treat these effluents so that they can comply with environmental regulations. One of such treatments is adsorption/ion exchange (either batchwise or fixed bed) particularly when the metal concentration is low. Biosorbents ion exchange resins, and zeolites have been investigated as potential sorbents for manganese. Aimed at treating manganese containing effluents, the current work describes manganese removal by adsorption/ion exchange in two adsorbents: (i) a spent faujasite zeolite used in the oil industry and (ii) a zeolite A sample produced from kaolin residues. Batch kinetic studies were carried out at 25°C, 35°C and 60°C with the faujasite zeolite and revealed that equilibrium was reached within 3 hours, whereas the experimental kinetic data could be described by the pseudo-second order model. It was observed that the loading rate increased with temperature with an activation energy of 55,4kJ/mol calculated from the rate constant values; an indication of chemisorption during manganese adsorption on the spent faujasite zeolite. Equilibrium manganese adsorption in both zeolites was described by the Langmuir isotherm (r2 >0.99) with a maximum loading of 10 mg/g for the faujasite zeolite, while for zeolite A, the maximum loading was 110 mg/g-zeolite. In the experiments carried out in fixed bed columns the effects of: (i) flow rate, (ii) bed height and (iii) initial manganese concentration on the breakthrough curves were analyzed. The Thomas model was selected to describe the breakthrough curves and showed good correlation with the experimental data for both samples and indicated a solid uptake of 0.3 mg/g-solid for faujasite zeolite and 30 mg/g-solid for zeolite A.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-23T04:07:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337588.pdf: 1244161 bytes, checksum: 7371a92f16794f7a052d9569ba9385f6 (MD5) Previous issue date: 2015 / No Brasil existem 38 mil postos de abastecimento de combustíveis e a vida útil dos tanques de armazenamento desses combustíveis é de 25 anos. Ao longo do tempo, os tanques apresentam desgastes, corrosões, podendo ocorrer vazamentos de combustíveis e, por consequência, contaminações tanto do solo quanto das águas subterrâneas. Os maiores problemas da contaminação do solo e das águas subterrâneas são devidos aos hidrocarbonetos monoaromáticos como o Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xilenos, conhecidos como compostos BTEX, sendo os constituintes da gasolina mais solúveis em água. Estes contaminantes químicos apresentam toxicidade crônica, mesmo em baixas concentrações. O objetivo desta pesquisa foi propor uma alternativa para remoção da gasolina de efluentes aquosos por processos adsortivos, utilizando dois tipos de carvões como materiais adsorventes, um proveniente da casca de coco e outro betuminoso, a fim de comparar a melhor eficiência entre eles. Foi utilizado um efluente sintético preparado através de uma dispersão homegênia de água destilada e gasolina em concentração inicial de 150 mg/L, tipicamente encontrado em contaminações de combustíveis. Para caracterização físico-química dos carvões ativados, foram realizados ensaios de teor umidade, material volátil, teor de cinzas, microscopia eletrônica de varredura e área superficial. Realizou-se ensaios cinéticos para avaliação dos parâmetros como pH e temperatura, tempo de contato, estudos isotérmicos de equilíbrio, reutilização do adsorvente e teste de toxicidade aguda, antes e após o tratamento. Os experimentos foram realizados em batelada, com agitação, pH e temperatura controlados. O processo de adsorção resultou numa capacidade de adsorção máxima de 348,85 mg/g de gasolina para o carvão casca de coco e de 274,11 mg/g de gasolina para o carvão betuminoso. O melhor desempenho foi obtido com temperatura de 22 °C e pH 6,00. O modelo de equilíbrio de Langmuir-Freundlich foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais do carvão casca de coco e para os dados experimentais do carvão betuminoso o modelo que os melhor representou foi o de Langmuir. Foi constatada a possibilidade da reutilização dos adsorventes após processo de dessorção. O teste de toxicidade com Daphnia magna indicou que após o tratamento com o carvão casca de coco a toxicidade do efluente aumentou indicando efeito tóxico do adsorvente. Entretanto, a não remoção dos contaminantes pode representar maior prejuízo em longo prazo, considerando o acúmulo dos compostos tóxicos em lençóis hídricos. O processo de adsorção com carvão ativado proveniente da casca de coco mostrou-sepromissor para a remoção de contaminantes provenientes da gasolina, atingindo elevadas capacidade de adsorção.<br> / Abstract : There are 38 thousands of gas stations in Brazil and the lifetime of the gas storage tank is 25 years. Leaks of gas can be happened because of the aging of the gas storage tank showing, overtime, wears and corrosion polluting the soil and groundwater. The main problem of contamination in soil and groundwater is due to monoaromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene and xylene known as BTEX. They are more soluble in water than other compounds, as well as, showing chronic toxicity to the living beings. The main purpose of this study is providing an alternative of gasoline removal from groundwater using two kinds of activated carbon, one from coconut shell and another bituminous. The study compares these two kinds of carbons showing the best adsorption efficiency between them. The initial solution was prepared with a homogeneous dispersion of gasoline and water resulting a 150 mg/L concentration, which is a typical concentration found in groundwater contamination by gasoline. Laboratory tests were performed to characterized physically and chemically the activated carbons such as humidity, volatile material, levels of ash, scanning electron microscopy and surface area. Kinetics tests were performed to evaluate experimental parameters such as pH, temperature, contact time, isothermal equilibrium, adsorbent reuse and acute toxicity, before and after adsorption treatment. The temperature and pH were controlled during the tests. The adsorption process resulted in a maximum adsorption capacity of 348,85 mg/g for coconut shell carbon and 274,11 mg/g of bituminous carbon for gasoline removal from groundwater. The best performance of adsorption process was achieved with 22 oC and pH 6,00. The Langmuir-Freundlich model adjusted for coconut shell carbon data and for bituminous carbon data was Langmuir model. The both activated carbons can be reused by desorption process, however they lose adsorption capacity every process. The acute toxicity test with Daphnia magna showed that after adsorption process with coconut shell carbon the water toxicity was increased. Despite that, the none treatment of contaminants in groundwater will represent a great harm in the future because of the contaminants accumulation overtime. The adsorption process with coconut shell carbon is promising for gasoline removal in groundwater contaminations achieving high performance.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-06-25T20:18:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 315205.pdf: 3607768 bytes, checksum: 207dc170849c797b97a1809890fa2174 (MD5) / A presença de metais pesados em efluentes originados da indústria de petróleo é um fato de grande preocupação devido a sua absorção na cadeia alimentar. Cromo é um dos metais mais comuns encontrados em efluentes de indústrias petroquímicas e ainda, a indústria de refino de petróleo gera catalisadores de conversão contaminados com cromo. Inibidores são adicionados aos sistemas de resfriamento de água para aliviar problemas de corrosão e de crescimento de microrganismos, tais como o cromato. Esses efluentes contém cromo hexavalente em concentrações que variam de décimos a centenas de mg L-1. Este trabalho visa à aplicação de carvão ativado, biomassa marinha (algas) e sistemas emulsionados para a remoção de cromo presente em efluentes petroquímicos. Foi utilizado o agente tensoativo dodecil sulfato de sódio (SDS) para a geração de emulsões e foi avaliada a eficiência da espécie de alga marinha Sargassum cymosum e carvão ativado como biossorvente e adsorvente, respectivamente. No processo de biossorção/redução de Cr(VI) pela biomassa S. cymosum observou-se que a concentração de Cr(VI) diminui com o tempo, até ser removido completamente, enquanto que a concentração de Cr(III), que inicialmente foi zero, aumentou e parte era adsorvida na biomassa, até alcançar um valor constante igual à concentração de cromo total em solução. Essa característica indica a ocorrência de uma reação redox no processo. O estudo cinético de adsorção de Cr(III) e Cr(VI) em carvão ativado a pH=4 mostrou que a cinética de Pseudo 2ª ordem se ajusta melhor aos dados experimentais (R2 = 0,968 e 0,979 respectivamente) e, Qmax é 0,13±0,02 mmol·g-1 para Cr(III) e 0,1711±0,0006 mmol·g-1 para Cr(VI). Sistemas emulsionados demonstraram capacidade de remoção de Cr(III) de 0,313 mmol Cr(III)/g SDS com reutilização da fase de emulsão. Dessa forma conclui-se que os processos estudados foram eficientes na remoção de cromo de efluentes sintéticos sendo que em termos de capacidade, os processos de biossorção em Sargassum c. demonstraram ser mais eficientes removendo maiores quantidades de cromo dos efluentes.<br> / Abstract : The presence of heavy metals in wastewater originating from the oil industry is a fact of great concern due to its absorption in to the food chain. Chromium is one of the most common metals found in wastewater from petrochemical industries and also the petroleum refining industry generates conversion catalysts contaminated with chromium. Inhibitors are added to cooling water systems to alleviate problems of corrosion and growth of microorganisms, such as chromates. These effluents contain hexavalent chromium in concentrations ranging tenths to hundreds of mg L-1. This work aims at applying activated charcoal, marine biomass (algae) and emulsion systems for the removal of chromium present in petrochemical effluents. It was used agent surfactant sodium dodecyl sulphate (SDS) for generating emulsions and were evaluated, the species of seaweed and Sargassum cymosum biosorbent and activated carbon as adsorbent respectively. In the process of sorption / reduction of Cr (VI) by biomass Sargassum c. it was observed that the concentration of Cr (VI) decreases with time, until removed completely, while the concentration of Cr (III), that was initially zero, increased and part was adsorbed on biomass, until reaching a constant value equal to the concentration of total chromium in solution. This characteristic indicates the occurrence of a redox reaction in the process. The adsorption kinetics of Cr (III) and Cr (VI) on activated carbon at pH 4 showed that the pseudo second order kinetics fits better to the experimental data (R2 = 0,968 and 0,979 respectively) and qm is 0,13 ± 0,02 mmol g-1, for Cr (III) and 0,1711 ± 0,0006 mmol g-1 for Cr (VI). Emulsified systems showed removal capacity of Cr (III) of 0,313 mmol Cr (III)/g SDS with reuse of the emulsion phase. Thus it can be concluded that the processes studied were effective in removing chromium from synthetic effluents and in terms of capacity, processes for biosorption in Sargassum c. demonstrated to be more efficient by removing higher amounts of chromium from effluents.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T21:43:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313726.pdf: 2993050 bytes, checksum: cf4b025806207033e556cd52cbabc05f (MD5) / A geração de lodos provenientes de estações de tratamento de efluentes industriais gera sérios passivos ambientais relacionados ao seu descarte em aterros industriais. Tendo em vista o reaproveitamento deste resíduo como um adsorvente no processo de tratamento de efluentes têxteis, neste trabalho, o lodo proveniente da estação de tratamento de efluentes têxteis foi caracterizado, ativado termicamente por combustão parcial (gaseificação) ou pirólise a vácuo e, seu potencial na geração de combustível por biomassa gaseificada foi avaliada. Foi investigado também, o uso do adsorvente como suporte de biofilme no tratamento biológico utilizando um efluente sintético têxtil, visando à remoção de carga orgânica. Foi realizada a análise de gases oriundos do processo de combustão e pirólise a vácuo do lodo residual têxtil, bem como a obtenção de diferentes frações de piro óleo para posterior análise de FTIR e poder calorífico. As análises de infravermelho tanto do lodo têxtil quanto dos adsorventes obtidos por combustão e pirólise, identificaram grupos funcionais como ácidos carboxílicos, amidas, olefinas, alcanos, etc., os quais estão relacionados diretamente à composição do lodo proveniente da indústria têxtil. A análise elementar identificou uma porcentagem de carbono presente no lodo de aproximadamente 28%. Da análise de TGA foi possível verificar uma perda de massa ao final do processo de combustão de aproximadamente 56%. A energia de ativação média obtida para um fator de conversão de 90% foi de 128,33 kJ/mol. O poder calorífico inferior do lodo têxtil apresentou um valor de 11,4785 MJ/kg. O total de grupos ácidos e básicos obtidos por meio da análise de titulação potenciométrica foi de 3,4 mmol/g e 5,0 mmol/g, respectivamente para o adsorvente obtido por combustão e de 0,78 e 0,7 mmol/g, respectivamente para o adsorvente obtido por pirólise a vácuo. O pHZPC de ambos os adsorventes indicam uma superfície positiva dos adsorventes em estudo. Todos os resultados encontrados indicam a possibilidade do uso do lodo têxtil como biomassa combustível, principalmente em função da potencialidade energética verificada, além de ser importante quando ativado termicamente, tornando-se um adsorvente de grande potencial na remoção de cor e matéria orgânica, independente do processo térmico utilizado, alcançando uma remoção de até 99,5% de cor.<br> / Abstract : The generation of sludge from industrial wastewater treatment plants generates serious environmental liabilities related to disposal at landfills. Focusing the reuse of this waste as an adsorbent in the process of treating textile effluents, in this work, the sludge from the treatment plant of textile wastewater was characterized by thermally activated partial combustion (gasification) and vacuum pyrolysis. The potential of generating a biomass gasified fuel was evaluated. It was also investigated the use of biofilm support as adsorbent in the biological treatment using a synthetic textile wastewater aiming at removing organic load. Analysis was performed on gases from the combustion process and vacuum pyrolysis of textile residual sludge, and by obtaining different fractions of pyrolysis oil for subsequent analysis of FTIR and calorific value. Infrared analysis of both the adsorbents as textile sludge obtained by combustion and pyrolysis, identified functional groups including carboxylic acids, amides, olefins, alkanes, etc., which are directly related to the composition of the sludge from the textile industry. Elemental analysis identified a percentage of carbon present in the sludge of about 28%. TGA analysis was possible to observe a loss of mass by the end of combustion of approximately 56%. The average activation energy obtained for a conversion factor of 90% was 128.33 kJ/mol. The net calorific value of textile sludge showed a value of 11.4785 MJ/ kg. The total acidic and basic groups obtained by potentiometric titration analysis was 3.4 mmol/g and 5.0 mmol/g respectively for the adsorbent obtained by combustion and 0.78 and 0.70 mmol/g respectively for the adsorbent obtained by vacuum pyrolysis. The pHZPC of both adsorbents indicate a positive surface of the adsorbents studied. All results indicate the possibility of using the textile sludge as biomass fuel, primarily due to the potential energy found, besides being important when thermally activated, making it a great potential adsorbent for the removal of color and organic matter, regardless of heat process used, achieving a color removal of 99.5% .