Neste trabalho, areias descartadas de fundição, que representam um dos resíduos industriais de maior volume gerados, foram caracterizadas e testadas como material alternativo para uma série de aplicações, a saber: fotocatálise, polimerização, adsorção e na síntese de zeólitas. Amostras de diferentes areias foram testadas como suportes em fotocatálise para degradação de rodamina B. Para fins comparativos, titânia comercial (P25) foi utilizada. Os catalisadores de titânia suportados sobre as areias apresentaram maior atividade catalítica que a titânia comercial sob luz solar. Os catalisadores metalocênicos suportados in situ apresentaram capacidade catalítica superior à do sistema homogêneo na polimerização de etileno. Areia verde foi testada como material alternativo para a adsorção de corantes (rodamina B e azul de metileno) em solução aquosa cuja capacidade máxima de adsorção para cada corante foi de 28,50 mg.g-1 para o azul de metileno e 32,34 mg.g-1 para a rodamina B. Dos quatro modelos de equilíbrio de adsorção aplicados, o de Langmuir foi o mais adequado para explicar o processo. Areia verde, previamente tratada com solução de NaOH (24 h) permitiu a obtenção de Zeólita A com alta pureza, porém com baixo rendimento. O conjunto de resultados indicou que as areias descartadas de fundição têm potencial de uso para as aplicações propostas. / In this work, discarded foundry sands, which represent an industrial waste generated at a higher volume, were characterized and tested as an alternative material for a number of applications, namely: photocatalysis, polymerization, adsorption and zeolite synthesis. Samples of different sands were tested as supports for degradation photocatalysis for rhodamine B. For comparative purposes, commercial titania (P25) was also evaluated. Titania supported catalyst on the sands had higher catalytic activity than the commercial one under sunlight irradiation. The in situ supported metallocene catalysts have shown catalytic activity higher than the homogeneous one in the polymerization of ethylene. Green sand was tested as an alternative material for the adsorption of dyes (rhodamine B, methylene blue) in aqueous solution. The maximum adsorption capacity for each dye was 28.50 mg g-1 for methylene blue and 32.34 mg g-1 for rhodamine B. Of the four applied adsorption equilibrium models, Langmuir was suitable to describe the process. Green sand after pretreatment with NaOH solution (24 h) allowed to obtain high purity Zeolite A, but with low yield. This set of results indicated that the discarded foundry sands may have potential use for the proposed applications.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2015-03-03T17:15:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTACAO_AdsorçãoCátionsMetálicos.pdf: 2013054 bytes, checksum: 88d4c9bf11b21a6a866b2e7c65f822dc (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-03-03T18:42:06Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTACAO_AdsorçãoCátionsMetálicos.pdf: 2013054 bytes, checksum: 88d4c9bf11b21a6a866b2e7c65f822dc (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-03T18:42:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTACAO_AdsorçãoCátionsMetálicos.pdf: 2013054 bytes, checksum: 88d4c9bf11b21a6a866b2e7c65f822dc (MD5) Previous issue date: 2014 / A poluição dos recursos hídricos principalmente por ações antropogênicas vem exigindo, cada vez mais, alternativas eficazes e de baixo custo para a adequação de determinado efluente às normas de descarte vigentes. Este trabalho descreve a síntese de dois materiais bifuncionalizados inéditos, a partir da celulose e da quitosana, para adsorção de cátions metálicos e oxiânions em solução aquosa, visando à aplicação na descontaminação de recursos hídricos e efluentes industriais. A celulose foi mercerizada, succinilada e, por fim, modificada com cloreto de colina, após a formação do anidrido interno utilizando anidrido acético para a obtenção do material bifuncionalizado CM3. Já a quitosana teve seus grupamentos amina metilados e posteriormente foi modificada com dianidrido do EDTA, formando o material Q2. Os adsorventes foram caracterizados por análise elementar (CHN), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ressonância magnética nuclear de carbono 13 (RMN 13C) e ponto de carga zero (pHPCZ) . As capacidades de adsorção do material CM3 em relação ao cátion Cu(II) e ao oxiânion Cr(VI) e as capacidades de adsorção do material Q2 em relação aos cátions Co(II), Cu(II) e Ni(II) e ao oxiânion Cr(VI) foram avaliadas. A cinética e a isoterma de adsorção foram estudadas para cada sistema adsorvente-adsorvato. Os dados cinéticos obtidos experimentalmente foram modelados por regressão não linear empregando o modelo cinético de pseudo-ordem n e por regressão linear e não linear empregando os modelos de pseudoprimeira ordem e pseudossegunda ordem. Os dados experimentais referentes às isotermas foram modelados empregando as isotermas de Langmuir, de Freundlich e de Sips. Os resultados do modelamento mostraram que a regressão não linear foi mais adequada ao ajuste dos modelos supracitados aos dados experimentais e, também, para estimar os parâmetros de cada modelo. As capacidades de adsorção do material CM3 foram de 17,7mg/g para adsorção de Cu(II) e 61,7mg/g para adsorção de Cr(VI). As capacidades de adsorção do material Q2 foram 41,2mg/g para Co(II); 71,5mg/g para Cu(II); 42,5mg/g para Ni(II) e 98,3mg/g para Cr(VI). ______________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: The increasing pollution of water resources mainly by human activities has required effective and low costs alternatives for the specific effluent fitting to the levels demanded by the legislation. This study describes the synthesis of two new bifunctionalized materials, from cellulose and chitosan, to adsorb metallic cations and oxyanions in aqueous solution, for application in the decontamination of water bodies and effluents from industries. The cellulose was mercerized and then succinylated. Cellulose succinate was modified with acetic anhydride groups to produce internal anhydride functional groups. Finally, these anhydride groups were reacted with choline chloride to abtain CM3 material. The amine groups from chitosan at C-2 were methylated and hydroxyl groups at C-3 and C-6 were reacted with EDTA dianhydride to obtain Q2 material. The adsorbents were characterized by elemental analysis (CHN), infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR), 13 carbon nuclear magnetic resonance (13C NMR) and point of zero charge (pHPCZ). The adsorption capacity of CM3 material for Cu(II) in the cation form, and Cr(VI) in the oxyanion form and the adsorption capacity of Q2 material for Co(II), Cu(II) and Ni(II) the cationic form, and Cr(VI) oxyanion form were evaluated. The adsorption kinetics and isotherms were studied for each adsorbent-adsorbate system; and the experimental data was fitted by non-linear regression of the pseudo-nth-order kinetic model and by linear and non-linear regression of the pseudo-first and the pseudo-second order kinetics models. Equilibrium data were fitted by the Langmuir, Freundlich and Sips isotherm models. Results showed that the experimental data were better fitted by non-linear regression than linear one. The adsorption capacity of the CM3 material was 17.7 mg/g for Cu(II) and 61.7mg/g for Cr(VI). The adsorption capacity of the Q2 material was 41.2 mg/g for Co(II); 71.5 mg/g for Cu(II); 42.5 mg/g for Ni(II) and 98.3 mg/g for Cr(VI).

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto / Submitted by Marise Leite (marise_mg@yahoo.com.br) on 2016-03-28T15:29:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO_ImobilizaçãoDióxidoTitânio.pdf: 2824026 bytes, checksum: cd9af59e95bac35e81c418cf77c4d137 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2016-04-05T13:59:47Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO_ImobilizaçãoDióxidoTitânio.pdf: 2824026 bytes, checksum: cd9af59e95bac35e81c418cf77c4d137 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-05T13:59:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO_ImobilizaçãoDióxidoTitânio.pdf: 2824026 bytes, checksum: cd9af59e95bac35e81c418cf77c4d137 (MD5) Previous issue date: 2015 / Microcontaminantes orgânicos, tais quais fármacos e perturbadores endócrinos, estão presentes em corpos d’água devido ao aumento do seu grau de poluição pela atividade antrópica. Sabe-se que é limitada a eficiência de remoção de tais contaminantes pelo processo convencional de clarificação de água (coagulação, floculação, sedimentação, filtração) e que é possível haver a formação de subprodutos destes na etapa de cloração da água, de forma que é necessário estudar formas complementares, tal qual a oxidação avançada por fotocatálise heterogênea, para a sua remoção. Como o gargalo da aplicação tecnológica da fotocatálise heterogênea é a retenção e reutilização do fotocatalisador dióxido de titânio (TiO2), faz-se importante estudar técnicas para sua imobilização em suportes sólidos. Dessa forma o objetivo principal deste trabalho foi avaliar a imobilização de TiO2 em carvão ativado granular (CAG), material cerâmico triturado (MCT) e zeólita (ZEO) e testar a sua eficácia na remoção fotocatalítica dos fármacos diclofenaco (DCF), sulfametoxazol (SMX) e 17-estradiol (E2) em amostras aquosas. Para tanto foram realizados ensaios para determinar o melhor dentre três métodos de imobilização (1-imersão do suporte em suspensão de TiO2; 2-recobrimento via sol-gel com isopropóxido de titânio; 3- impregnação do suporte com tinta branca dopada com TiO2); para caracterizar e avaliar a estabilidade do catalisador resultante; e para verificar a sua eficiência fotocatalítica em experimentos de batelada e com alimentação contínua. Definiu-se o CAG como o melhor suporte e a imersão deste em suspensão de 5% TiO2 como o melhor método de imobilização. Os ensaios de fotodegradação em batelada, realizados com os fármacos nas concentrações iniciais de 10 mg.L-1 para o DCF e SMX e 3 mg.L-1 para E2 e o catalisador na dose de 5 g/L, indicaram uma remoção de aproximadamente 40,70 e 90% para os fármacos, DCF, E2, e SMX, respectivamente, após 6 h de contato. A análise cinética indicou que o modelo pseudo-primeira ordem melhor se ajustou aos dados experimentais com constante de degradação de 0,0218, 0,0461 e 0,0306 min-1 para os fármacos DCF, E2 e SMX, respectivamente. Os ensaios com alimentação contínua do fármaco DCF (10 mg.L-1), realizados à temperatura ambiente (19 a 21°C), tempo de detenção hidráulica de 5 h e dose de catalisador de 5g.L-1, indicaram não haver diferença significativa entre a fotocatálise frente à fotólise, tendo resultado em remoção média de DCF de 38,9 %. As análises cromatográficas acoplada à espectrometria de massas (LC-MS) das amostras coletadas no final deste experimento indicaram que não houve acúmulo, em solução, de subprodutos da oxidação do DCF, provavelmente devido à elevada dose nominal de radiação empregada (22.5 KJ.m-3). ______________________________________________________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Organic microcontaminants such as drugs and endocrine disruptors occur in surface waters due to the increased degree of pollution by human activity. It is known that the removal efficiency of such contaminants by the conventional water clarification process (coagulation, flocculation, sedimentation, filtration) is only moderate, and that their presence lead to the formation of by-products during water chlorination. Therefore, it is necessary to study other processes, like the advanced oxidation by heterogeneous photocatalysis, to complement the water treatment in the removal of these contaminants. Since the technologic bottleneck for the application of heterogeneous photocatalysis is the retention and reuse of titanium dioxide (TiO2) photocatalyst, it is important to study techniques for its immobilization on solid supports. Thus the main objectives of this study were to evaluate TiO2 immobilization on granular activated carbon (GAC), crushed ceramic material (MCT) and zeolite (ZEO) and test their effectiveness for the photocatalytic removal of diclofenac (DCF), sulfamethoxazole (SMX) and estradiol (E2) in aqueous samples. To accomplish the objectives different tests were performed to determine the best method of immobilization (1-immersion of the support in TiO2 slurry; 2-covering by sol-gel titanium isopropoxide; 3- impregnating the support with white wall paint doped TiO2); to characterize and evaluate the stability of the resulting catalysts; and to check their photocatalytic efficiency in batch experiments and continuous power. The results showed that CAG was the best TiO2 support and that its immersion in a 5% TiO2 was the best immobilization method. Photodegradation assays carried out in batch mode with pharmaceutical solutions (10 mg.L-1 of DCF or SMX and 3 mg.L-1 of E2) using a catalyst dose of 5 g.L-1 led to removal efficiencies of ~40, ~70 and ~90%, respectively, for DCF, E2, and SMX, respectively, after 6 h of contact. Kinetic analysis indicated that the pseudo-first order model best fitted the experimental data yielding degradation constants of 0.0218, 0.0461 and 0.0306 min-1 for DCF, SMX and E2, respectively. Tests with continuous feeding of DCF (10 mg.L-1) in a photoreactor kept at ambient temperature (19 to 21 ° C) and hydraulic retention time of 5 h, using a catalyst dose of 5 g.L-1 indicated there was no significant differences between photocatalysis and photolysis, resulting in an DCF average removal of 38.9%. The chromatography-mass spectrometry (LC-MS) analysis of samples collected at the end of the continuous experiment showed DCF byproducts did not accumulate in solution , probably due to the high nominal radiation dose employed (22.5KJ.m-3).

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-21T07:46:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 191221.pdf: 1729322 bytes, checksum: 10294ea1e96175ad195a3dd7cecbe401 (MD5) / produção de hidrogênio e a reação química entre metano e vapor de água é conduzida em reatores multitubulares catalíticos, operando a 800-900 oC e as reações são reversíveis e altamente endotérmicas. Foi proposto um sistema onde acopla-se um adsorvente eficiente na remoção do CO2, juntamente com um catalisador da reação de reforma, com o objetivo de deslocar o equilíbrio na formação de maior quantidade de hidrogênio. Dois tipos de adsorventes, peneira molecular carbonosa e hidrotalcitas, foram utilizados. Os resultados mostraram que a hidrotalcita é o adsorvente mais adequado. Os adsorventes foram caracterizados por diferentes metodologias. As isotermas de adsorção de CO2 foram obtidas na faixa de 150 a 500oC e demonstraram ser reversíveis. A cinética de adsorção de CO2 foi estudada às temperaturas na faixa de 150 a 450oC através dos métodos microgravimétrico e cromatográfico por ZLC encontrando controle difusivo nos microporos. Na reforma com vapor de água em menores temperaturas de operação na presença de hidrotalcita, mostrou que a razão molar CH4:H2O = 1:3 apresentou melhores resultados do que na razão molar 1:5 em termos de produção de hidrogênio. Para o reator híbrido contendo catalisador e hidrotalcita em tempos curtos de reação, ocorreu aumento da produção de hidrogênio. A razão mássica de catalisador:adsorvente 1:1 apresentou melhores resultados em relação à formação de hidrogênio. O reator híbrido comprovou-se ser uma possível alternativa na produção de hidrogênio.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Curso de Pós-Graduação em Química / Made available in DSpace on 2012-10-20T04:42:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T02:10:56Z : No. of bitstreams: 1 182720.pdf: 7433463 bytes, checksum: d69c6f091581ac4c6555a43b8505f64c (MD5) / O cromo aparece no meio ambiente como resultado de sua utilização em uma variedade de processos industriais. Para o estudo da biodisponibilidade de Cr (VI) no meio aquático, ou de sua remoção através de adsorventes apropriados, utiliza-se o conhecimento da distribuição das diferentes espécies do metal no sedimento, prevista através de modelos empíricos. O presente trabalho mostra que as isotermas de adsorção de Cr (VI) em argilas minerais como a caolinita e a montmorillonita, e em seus constituintes como a alumina e a sílica podem ser tratadas adequadamente com o modelo de Langmuir, mostrando um comportamento característico de adsorção em monocamada. Os dados experimentais revelam a importância da carga superficial e pH do meio em relação à eficiência dos adsorventes, e permitem relacionar o comportamento do Cr (VI) nas argilas constituídas de aluminossilicatos encontradas no meio ambiente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T11:06:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T22:52:25Z : No. of bitstreams: 1 177262.pdf: 5744827 bytes, checksum: 2f255338b777f628472ffbf125c70e1f (MD5) / Os processos de separação e purificação de gases, em escala industrial, tem como objetivo obter ou melhorar o rendimento de gases desejáveis, além de impedir o lançamento de poluentes gasosos na atmosfera. Um dos processos que mais tem avançado e despertado o interesse de pesquisadores é o processo de adsorção. Neste trabalho, é apresentado um modelo matemático que descreve o fenômeno de transferência de massa e calor em uma coluna de adsorção de leito fixo. É desenvolvido um algoritmo numérico, capaz de simular o comportamento da coluna de adsorção para diferentes valores de temperatura, pressão parcial e fluxo de alimentação. O modelo matemático, através de suas equações, condições iniciais e de contorno, é resolvido numericamente utilizando o Método de Volumes Finitos, com arranjo co-localizado de variáveis e as funções de interpolação do esquema "Weight Upstream Differencing Scheme" (WUDS). São obtidos os perfis de concentração ao longo do comprimento da coluna e ao longo do tempo.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Curso de Pós-Graduação em Química. / Made available in DSpace on 2012-10-19T10:01:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T21:04:57Z : No. of bitstreams: 1 179676.pdf: 8888511 bytes, checksum: df990ae82777f61ebf059fb7901d41ba (MD5) / A velocidade de adsorção do C2XK sobre pirita é controlada pelo transporte de massa da solução para a interface sólido - líquido envolvendo difusão externa, e o composto que se adsorve é o produto da oxidação do xantato, o dímero dietildixantogênio (C2X)2. O efeito do aumento da cadeia carbônica utilizando o etilxantato de potássio, C2XK, o butilxantato de potássio, C4XK e o octilxantato de potássio, C8XK foi avaliado na adsorção; no ângulo de contato da interface pirita - xantato - ar; e na porcentagem recuperada de pirita adsorvida com diferentes quantidades dos xantatos por flotação. O ângulo de contato na interface pirita - xantato - ar, foi medido usando o método da captura da bolha. Devido a adsorção dos xantatos a superfície da pirita muda de hidrofílica, q = 0o, para hidrofóbica, q = 90o. Há um aumento no ângulo de contato com o aumento da concentração dos xantatos. As isotermas de adsorção estão de acordo com as medidas do ângulo de contato. A quantidade de moléculas de xantato adsorvida necessárias para a saturação da superfície da pirita diminui com o aumento da cadeia carbônica, ultrapassando o valor da monocamada. A afinidade e a velocidade de adsorção aumentam com o aumento da cadeia carbônica. Para o C4XK e para o C8XK com o aumento da concentração foi possível observar a presença de dois processos de adsorção paralelos. A flotação da pirita com tamanho de 0,105 - 0,125 mm de diâmetro e com fluxo de gás de 0,5 L/min. ocorre sem xantato adsorvido, sendo que somente 30% é recuperada em 1800 segundos de flotação. A eficiência da recuperação da pirita adsorvida aumenta cerca de 8,50 vezes com o aumento da cadeia carbônica.

Made available in DSpace on 2015-12-10T14:24:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-31. Added 1 bitstream(s) on 2015-12-10T14:28:12Z : No. of bitstreams: 1 000854196.pdf: 3551078 bytes, checksum: 3065d31abdde56930a574735bb001b3a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A turfa tem sido utilizada como adsorvente natural de metais. Sua aplicação para remoção destes elementos de um efluente de uma empresa recicladora de plástico pode se tornar uma ferramenta alternativa economicamente viável, a fim de serem atendidos os padrões de lançamento de efluentes exigidos pela legislação. O presente trabalho detalha as características de adsorção da turfa em relação aos íons alumínio, cádmio, cobre, níquel, chumbo e zinco através da caracterização físico-química do material de estudo. A turfa utilizada foi coletada no estado de Sergipe. Verificou-se que o material é altamente poroso. As análises de ressonância magnética nuclear e infravermelho confirmaram presença de grupos funcionais esperados para este tipo de material, com presença predominante de grupos alifáticos. Foram realizados ensaios de adsorção para determinação do tempo de equilíbrio, da isoterma e da cinética de adsorção, tendo como resultado a isoterma de Langmuir e a cinética de adsorção de pseudo-segunda ordem. A eficiência da turfa na aplicação em efluentes foi estudada em ensaios de batelada e em coluna. O melhor metal adsorvido e com alta velocidade de adsorção foi o Pb. A remoção dos metais se mostrou com maior eficiência para o ensaio em coluna, com eficiência maior que 90% para concentrações de até 6,5 mg L-1, sendo que a percolação das soluções ocorreu utilizando-se a coluna sem troca da turfa / Peat has been used as a natural adsorbent for metals. Its application for removal of these elements of a plastic recycling company effluent may become an alternative tool economically viable in order to attend the effluent discharge standards required by law. This paper details the peat adsorption characteristics relative to ions: aluminum, cadmium, copper, nickel, lead and zinc through the physicochemical characterization of the study material. The used peat was collected in the state of Sergipe. It was found that the material is highly porous. The analysis of infrared and nuclear magnetic resonance confirmed the presence of functional groups expected for this type of material, with a predominant presence of aliphatic groups. Adsorption experiments were conducted to determine the equilibrium time, the adsorption isotherm and kinetics, resulting in the Langmuir isotherm and the kinetics of adsorption pseudo-second order. The peat efficiency on effluent application was studied in batch and column testing. The best metal adsorbed with high adsorption speed was Pb. Removal of the metals showed be more efficiently for the column test with efficiency higher than 90% at concentrations up to 6.5 mg L-1, and the percolation of the solution occurred using the column without exchange of peat

A adsorção em leito fixo de carvão ativado granular é uma das mais importantes alternativas para a remoção de compostos orgânicos voláteis em efluentes aquosos, em concentrações baixas. O objetivo deste trabalho é colocar em funcionamento uma unidade piloto de adsorção e desenvolver uma metodologia para avaliar o comportamento de adsorventes nesta planta como a usada no projeto de unidades de adsorção de leito fixo. Esta planta piloto possui uma coluna de 20 mm de diâmetro interno, encamisada. Ela é equipada com espectrofotômetro UV on-line, que permite a medida da concentração de componentes orgânicos voláteis na corrente de efluente. Também, possui módulos para a aquisição de dados de temperatura, vazão e pressão diferencial. Nessa planta, foram realizados experimentos, à temperatura ambiente, para aquisição de curvas de ruptura experimentais da adsorção de tolueno de uma corrente aquosa, em um leito fixo de carvão ativado. O leito era composto por um carvão ativado granular (8 x 12 mesh). Diferentes alturas de leito (5 e 10 cm) e vazões ( 0,8 e 1,6 L.h-1) foram testados, mantendo a concentração de tolueno na alimentação em aproximadamente 50 ppm. Concomitantemente, foram realizados testes para a caracterização do adsorvente, obtendo-se 15,4 % de conteúdo de umidade e 8,7 % de cinzas, massa específica bulk de 0,5 g.mL-1, massa específica real de 1,72 g.mL-1 e 681 m2.g-1 de área superficial A estimação da difusividade mássica e do coeficiente de transferência de massa referente à fase sólida foram obtidos através de dados de testes cinéticos, obtendo-se, respectivamente, os valores médios de 6,1 cm2.h-1 e 0,0162 cm.h-1. As alturas das zonas de transferência de massa obtidas para a vazão de 0,8 L.h-1 aumentaram com o aumento da altura do leito, indicando comportamento de padrões proporcionais. Além disso, analisaram-se dados preliminares de pressão diferencial no leito, que indicam que ela aumentou enquanto havia adsorção. A metodologia desenvolvida poderá ser aplicada para estudar a adsorção com outros pares adsorvente/adsorvato.

O presente trabalho descreve estudos relativos à validação e aperfeiçoamento de uma nova técnica de adsorção em flocos de materiais adsorventes pulverizados e seu uso em reator de leito expandido/fluidizado. A técnica consiste na utilização de polímeros aquo-solúveis para a floculação de suspensões aquosas de materiais adsorventes pulverizados, baseando-se no baixo custo dos mesmos e no fato de que a capacidade de adsorção dos flocos resultantes não é afetada significativamente pelo polímero floculante. O uso da técnica em reator de leito expandido/fluidizado possibilita ainda a vantagem de união dos processos de adsorção e separação sólido-líquido em uma única etapa. Os estudos foram realizados a partir da floculação de carvão ativado e zeólita natural pulverizados, separados e em mistura, para a adsorção de fenol e nitrogênio amoniacal (separados e misturados). Foi realizada uma adequada caracterização dos materiais particulados, incluindo a determinação de distribuição granulométrica, área superficial específica, potencial zeta, dentre outros. Estudos em escala de bancada foram realizados com ambos os poluentes e materiais adsorventes a fim de obter parâmetros de processo (capacidade de adsorção, cinética e concentração de floculante). Estudos em escala semipiloto com um reator de leito expandido/fluidizado de geometria cilíndrico-cônica foram realizados para estudar a adsorção dos poluentes em leito de flocos dos materiais adsorventes (separados e misturados), assim como a regeneração/reciclo do mesmo. A caracterização dos materiais apresentou propriedades semelhantes para ambos (distribuição granulométrica, potencial zeta) e outras distintas para cada um deles (massa específica, área superficial específica) A capacidade de troca catiônica da zeólita natural foi determinada em 1,02 meq NH4 +.g-1 (após homoionização com NaCl). Este material, proveniente do Chile, mostrou um significativo potencial de aplicação como adsorvente de corantes (como o azul de metileno) e, principalmente, de nitrogênio amoniacal. O floculante utilizado na geração dos flocos adsorventes, separados e misturados, foi do tipo poliacrilamida catiônica e sua concentração ótima foi de 4 e 5 mg.g-1, respectivamente. Os resultados obtidos nos estudos em escala de bancada (batelada) mostraram elevada cinética (valor médio de 0,3 min-1) e alta capacidade (valor médio de 13,4 mg NH3-N.g-1) em pH neutro (aproximadamente 6) para a adsorção de nitrogênio amoniacal em zeólita natural pulverizada e floculada. No caso da adsorção de fenol em carvão ativado pulverizado e floculado, foram obtidas uma alta cinética (valor médio de 0,8 min-1) e elevada capacidade (156 mg.g-1). Os dados cinéticos e de equilíbrio foram adequadamente descritos por um modelo cinético para reações reversíveis de primeira ordem e pelas isotermas de Langmuir e Freundlich, respectivamente. Tanto a cinética quanto a capacidade de adsorção não mostraram-se afetadas de forma significativa pelo uso do polímero floculante, sendo observada uma ausência de sinergismo na adsorção dos poluentes devido à mistura dos dois materiais adsorventes, tanto pulverizados quanto floculados. Os resultados obtidos nos estudos em escala semipiloto validaram a utilização de flocos de zeólita natural e carvão ativado pulverizados (não- misturados) em reator de leito expandido/fluidizado na adsorção de nitrogênio amoniacal (11 mg NH3-N.g-1) e fenol (132 mg.g-1), respectivamente, dentro das condições experimentais estabelecidas (taxas de aplicação de 38 e 19 m.h-1, respectivamente) A regeneração/reciclo do leito saturado de flocos mostrou-se viável para o caso da adsorção de nitrogênio amoniacal em zeólita natural, sendo insatisfatória para o leito de carvão ativado saturado em fenol. O uso de leitos mistos mostrou-se eficaz e com vantagens tais como a adsorção de múltiplos poluentes em uma única etapa e a possibilidade de aumento da taxa de aplicação no uso de materiais adsorventes menos densos (carvão ativado) misturados com materiais adsorventes de maior massa específica (zeólita natural). Uma pré-avaliação dos custos operacionais envolvidos na técnica para uso em reator de leito expandido/fluidizado foi realizada, sendo estimados entre 0,32 e 1,48 US$.m-3 (volume de solução sintética de poluente tratada até o ponto de exaustão do leito). Finalmente, são discutidas as potencialidades, vantagens/desvantagens e a viabilidade da nova técnica como processo físico-químico alternativo de adsorção em materiais adsorventes pulverizados.