Esta pesquisa relata o estudo da elaboração e avaliação de desempenho de misturas asfálticas mornas com uso de zeólitas naturais. Ela foi dividida em três etapas. A primeira consistiu na execução de ensaios de laboratório que buscaram conhecer algumas propriedades e o funcionamento da mistura asfáltica morna com utilização de zeólitas naturais através da determinação do projeto da mistura e da elaboração em diferentes temperaturas. A segunda etapa consistiu na preparação da usina de asfalto para misturas à quente para a fabricação de misturas a temperaturas inferiores, nas regulagens de temperatura e na verificação dos procedimentos necessários para adequar uma usina padrão para elaborar misturas mornas nas temperaturas de projeto. Na última etapa, foi feito o acompanhamento do transporte, espalhamento, compactação das misturas mornas e posterior avaliação de desempenho dos pavimentos, com o emprego de simulador de tráfego linear, em três testes, realizados em duas pistas experimentais, localizadas na Área de Testes de Pavimentos, no Campus do Vale da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. / This research reports the study of the production, implementation and performance evaluation of warm asphalt mixtures prepared by adding natural zeolites. It was divided into three stages. The first consisted of performing laboratory tests that get to know some properties and the functioning of warm mix asphalt, determining the projects of mixtures which were used in accelerated tests after analysis of specimens produced by different temperatures of manufacturing and compression. The second step consisted of preparing an asphalt plant for conventional mixtures for the manufacture of mixtures at lower temperatures, in temperature settings, and checking the necessary procedures to tailor a pilot plant to produce warm mixtures according to the temperatures of the project. In the last step, the transport, spreading and compaction of warm mixtures and subsequent performance evaluation of pavements were checked, with the use of linear traffic simulator in three tests conducted on two experimental tracks, located in Testing Pavement Area, on Valley Campus of the Federal University of Rio Grande do Sul.

Neste trabalho foram testados métodos de obtenção de zeólitas e sílica amorfa a partir das cinzas volantes do carvão utilizado na Usina Termoelétrica Presidente Médici, Candiota, RS, tendo como objetivo principal a transformação de um resíduo sólido de grande impacto ambiental em materiais com maior valor agregado e uma ampla gama de aplicações. As matérias primas, assim como os produtos obtidos foram caracterizados por um conjunto de técnicas, a saber: Difratometria de Raios X(DRX), Fluorescência de Raios X(XFD), CHNS elementar, área superficial específica (BET), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Para a síntese das zeólitas foi utilizado o processo em duas etapas que consiste em fusão alcalina seguida de tratamento hidrotérmico. Visando a comparação entre as estruturas formadas, os parâmetros avaliados neste processo foram: natureza da fonte de silício e alumínio, tempo de reação, temperatura de reação e proporção cinza/NaOH. As temperaturas utilizadas foram de 350°C, 600°C e 800°C .em tempos de 3h, 5h e 8h e as proporções cinza/NaOH de 1:1 e 1:2. As análises por difração de raios X dos produtos obtidos por fusão alcalina indicaram estruturas zeolíticas naqueles em que foram usadas as proporções cinza/NaOH de 1:1 em todas as temperaturas utilizadas neste processo variando os tempos de reação. Com a proporção cinza/NaOH de 1:2, não foram obtidas estruturas com características zeolíticas. Para a obtenção da sílica amorfa, as cinzas foram submetidas à fusão alcalina com NaOH seguida de lixiviação com HCl a 25%,sendo obtidos dois produtos:um a partir da fase gel e outro da fase precipitada Os produtos obtidos, analisados por difração de raios X apresentaram valores de 2θ (26,6) característicos da sílica amorfa. Uma avaliação semiquantitativa feita por fluorescência de raios X indica que a sílica amorfa precipitada apresentou pureza acima de 95% e a sílica amorfa obtida a partir do gel, apresentou pureza de 75%. / In this essay, methods of obtaining amorphous silica and zeolites from coal fly ash Presidente Médici Thermoelectric Power Plant have been tested, having as main objective the transformation of a large solid waste environmental impact in high value applicable materials. The raw materials, and the products were characterized by a set of techniques: particle size analysis, X-ray diffraction (XRD), X-Ray Fluorescence (XFD), CHNS elemental (BET) Scanning electron microscopy (SEM), Microscope bench. For the synthesis of zeólitas, the process was done in two steps. It consisted in alkaline fusion followed by hydrothermal treatment. The parameters evaluated in this process were the origin of the source of silicon and aluminum; reaction time, reaction temperature, proportion fly ash/ hydroxide. The temperatures used were 350 °C, 600 °C and 800 °C. To time of 3h, 5h and 8h and cinza/ NaOH proportion of 1:1 and 1:2 . The products obtained by alkaline fusion those in witch were subjected the proportion fly ash /NaOH 1:1 showed zeolitic structures at all temperatures used in this process by varying the reaction time. With the ratio fly ash/NaOH 1:2 not zeolitic structures were obtained.. To obtain amorphous silica, ash was subjected to alkali fusion with NaOH and treated with hydrochloric acid (25%). Two products were obtained: one from the gel phase and other from the the precipitated phase, The x-ray diffraction patterns shows a amorphous band in the 2 θ region in the range between 20° and 40° which is related to the amorphous silica. A semi quantitative evaluation by X-ray fluorescence shows that the amorphous precipitated silica had purity of above 95%, and amorphous silica obtained from gel showed 75% purity.

O petróleo é a principal matéria-prima empregada para produzir combustíveis, lubrificantes e produtos petroquímicos. Atualmente, devido ao fato desta fonte não ser renovável e estimar-se a sua extinção, busca-se por fontes renováveis de energia que possam vir a substituí-la. Nesse contexto, o etanol vem sendo investigado por ser uma alternativa sustentável para a obtenção de hidrocarbonetos de maior valor agregado, tais como, eteno, propeno, benzeno, tolueno, entre outros, através de sua conversão catalítica em condições controladas. Este trabalho teve por finalidade avaliar o efeito de diferentes catalisadores metálicos suportados em zeólita HZSM-5 na reação de conversão do etanol em produtos de maior valor agregado. Para isso, prepararam-se catalisadores com 2,5 % em massa dos metais La, Ca, Li, Mg e Ni impregnados na zeólita HZSM-5 comercial. A seguir foram preparados catalisadores a partir da modificação da zeólita HZSM-5 com diferentes teores de Ni e, na sequência, amostras com diferente combinação de Ni e La. Posteriormente, a zeólita HZSM-5 foi sintetizada em laboratório e impregnada através da combinação entre os metais Ni e Zn. Os catalisadores antes do seu emprego nos ensaios catalíticos foram caracterizados por medidas de área específica SBET, DRX e TPD-NH3. As amostras após a reação foram caracterizadas por TPO. Os ensaios de atividade foram conduzidos em reator tubular de leito fixo, com carga de catalisador de 100 mg, na faixa de temperaturas entre 300 e 400 °C, utilizando-se uma vazão de alimentação de etanol na faixa de 0,2 a 1,2 mL.h-1. Foram realizados três tipos de ensaios: com diferentes temperaturas de reação, teste de influência do tempo de residência e teste de estabilidade dos catalisadores. Os testes de atividade catalítica da zeólita comercial modificada, conduzidos em diferentes temperaturas de reação, sugerem que o metal e sua quantidade, assim como a temperatura de reação, influenciam na seletividade para formação dos hidrocarbonetos superiores. Quanto aos catalisadores preparados a partir da modificação da zeólita sintetizada através da combinação de Ni e Zn, observou-se a influência do teor de cada metal e a necessidade de serem empregadas temperaturas de reação mais elevadas (400 °C) para obtenção dos hidrocarbonetos pesados. O teste de avaliação do tempo de residência mostrou que vazões menores (0,3-0,4 mL.h-1) favorecem a formação dos produtos pesados. Através do teste de estabilidade constatou-se que ao final de 10 horas de reação a conversão do etanol ainda foi de 100%, mas que a seletividade dos catalisadores para os hidrocarbonetos superiores foi diminuindo ao longo da reação devido à deposição de carbono sobre o catalisador. / The crude oil is the main raw material used to produce fuels, lubricants and petrochemicals. Currently, due to its increasing price some alternatives for petroleum replacement are being investigated. Among them, the renewable ones, such as ethanol, are receiving great attention. The catalytic conversion of ethanol is a potential source for obtaining liquid hydrocarbons, such as benzene, toluene, etc., that are of great interest in chemical industry. This work aim to evaluate the effect of different metals on HZSM-5 supported catalysts for the ethanol conversion into variable products. A series of catalysts containing 2.5 wt% of the metals La, Ca, Li, Mg and Ni were impregnated on commercial HZSM-5. Other series were prepared with different amounts of Ni, and with different combination of Ni and La on commercial HZSM-5. Subsequently, the HZSM-5 zeolite was synthesized in the laboratory and impregnated with Ni and/or Zn. Samples were characterized by specific area SBET, XRD and NH3-TPD. The spent catalysts were characterized by TPO. The catalyst activity was evaluated by catalytic conversion of ethanol experiments, carried out in a tubular fixed bed reactor with catalyst weight of 100 mg in the temperature range between 300 and 400 °C, using a feed rate of ethanol in the range of 0.2 to 1.2 mL.h-1. Three types of experiments were performed: with different reaction temperatures, different residence time and test of catalyst stability. The results with different reaction temperatures suggest that the type and the amount of metal used for the modification of commercial HZSM-5 zeolite influence the selectivity for the formation of higher hydrocarbons as well as the reaction temperature. For the catalysts prepared by modification of the synthesized HZSM-5 using Ni and/or Zn, the influence of the content of each metal and the reaction temperature can be observed. The residence time test showed that the lower flow rates favor the formation of heavy products. Total ethanol conversion was obtained during the 10 h reaction experiments for catalysts stability evaluation. However the catalysts selectivity for higher hydrocarbons decreased toward the end of the reaction due to the formation and deposition of coke on the catalyst surface.

Orientador: Meuris Gurgel Carlos da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T21:16:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kleinubing_SirleiJaiana_M.pdf: 1126683 bytes, checksum: 553f8d655916b1ac3c43231a2e0bbc05 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho foi estudada a remoção do íon cádmio, chumbo e cobre pela zeólita natural Clinoptilolita. Este estudo foi realizado em coluna de leito fixo construído em acnlico nas dimensões de 13,3 em de altura e 1,4 em de diâmetro interno. O estudo de pH foi feito visando a determinação dos valores no qual não ocorre à precipitação dos metais, sendo adotado o pH de 5,0. Utilizou-se a técnica de planejamento experimental 22 com 3 pontos centrais para o estudo do processo de adsorção de cada metal individualmente, avaliando as variáveis, vazão de operação e concentração de alimentação na resposta capacidade total de metal removida. Foram efetuados vários planejamentos experimentais, o planejamento 1 foi realizado para o cádmio, nas condições de concentração de 200 e 600 ppm e vazão de 10 e 50mL/min, no entanto os resultados não foram satisfatórios. Definiu-se então o planejamento experimental 2, nas condições de 400 e 600 ppm e 15 e 25 rnL/min, para cádmio, chumbo e cobre, encontrando-se a variável concentração como sendo a mais significativa e maior quantidade de metal é removido em maior concentração. Fez-se análise da zona de transferência de massa (ZTM) para o processo de adsorção de chumbo, mantendo a concentração constante e variando a vazão de operação, a vazão com menor valor de ZTM foi de 20mL/rnin. Os dados de equihõrio foram correlacionados utilizando isoterma de Langmuir, encontrou-se para o chumbo: qmax = 200,54 mg de chumbo/g de zeólita, b= 0,00223 mgIL; para o cádmio: qmax = 84 mg de cádmio/g de zeólita, b= 0,0022 mgIL e para o cobre qmax = 70,44 mg de cobre/g de zeólita, b= 0,0021 rng/L. O modelo matemático utilizado para o ajuste dos resultados experimentais foi proposto por Silva, 2001. Para o cádmio, chumbo e cobre, foram realizadas simulações onde os parâmetros de equilíbrio foram obtidos de forma dinâmica e com os dados obtidos por Zambon (2003), obtidos em batelada, para o chumbo. Os resultados das simulações foram satisfatórios para sistema dinâmico com todos os metais. Para o chumbo foi feita também simulações para os dados de equiliDrio obtidos em sistema batelada, no entanto não foram satisfatórias. A transferência de massa no sólido (K) foi influenciada pela concentração inicial de todos os metais nas faixas estudadas. Os ensaios de mistura foram realizados na vazão de 15mL/min e na concentração total de 600 ppm (frações de 1/3 e 2/3). Estes dados foram analisados de duas formas, inicialmente foi avaliado o efeito sinérgico entre os metais e em seguida foi feito um Planejamento Centróide Simplex. Através da análise do efeito sinérgico observou-se que quando o chumbo está influenciando a remoção dos demais metais ocorre uma queda na quantidade de remoção destes metais maior que 60%, enquanto a presença dos outros metais na remoção de cbumbo acarreta uma redução de no máximo 25,24%. O planejamento Centróide Simplex mostrou que a composição de chumbo é a variável mais significativa, maior quantidade total de remoção ocorre em maiores concentrações de chumbo. A variável composição de cádmio e cobre também apresentam um efeito significativo e positivo, assim como a mistura dos três metais, as misturas dois a dois de Cd+Cu e Cd+Pb exercem um efeito significativo e negativo na capacidade de remoção / Abstract: The removal of cadmium., lead and copper using natural zeolite Clinoptilolite was studied in a 13,3 em height and 1,4 em internal diameter fixed bed column. A prelirninary pH study was developed in order to detenninate the range in which ionic metal precipitation does not occur and pH 5 was found to be the adequate value for this purpose. A factorial design 22 with 3 center points was established in order to study the adsorption process of each metal individuaIly with what concerns the influence of the operation flow rate and feed concentration over the total metal removal capacity. The experimental design 1 was conducted to study cadmium removal. The lower values of flow rate and concentration factors were 10 mL/min and 200 ppm whereas the high values were 50 mL/min and 600 ppm respectively. The results were not satisfactOIyand a new design was set. The new experimental design 2 set lower factors to 15 mL/min and 400 ppm and higher values to 25mL/min and 600 ppm for cadnúum, lead and copper removal analysis. Concentration was found to be the most significant factor in the metais removal whilst higher concentrations result in bigher metal removal. The mass transfer zone (MTZ) was analyzed for the lead adsorption process, keeping the concentration constant and varying the flow rate. The lowest MTZ value was obtained with a flow rate of 20mL/min. The equilibrium data were correlated using Langmuir' s isotherm model. The constants obtained were for lead removal: qmax = 200,54 mg of Leadlg of zeolite, b= 0,00223 mg/L; for cadmium removal: qmax = 84 mg of cadmium/g of zeolite, b= 0,0022 mg/L and for copper removal: qmax = 70,44 mg of copper/g of zeolite, b= 0,0021 mg/L. The model used to adjust the experimental results was proposed by Silva, 2001. Simulations were made on cadmium, lead and copper removal breakthrough curves. The equilibrium parameters used were based on experimental data obtained for the dynamic adsorption process of cadmium, lead and copper ofthe present work as well as Zambon's (2003) bateh lead adsorption. The simulation results involving the dynamic parameter data were satisfactory for ali the metais studied. In the case of lead simulations were also done based on the batch parameters and the results were not satisfactory. The mass transfer in the solid (K) was inHuenced by the initial concentration of all the metais in the studied range. The mixture tests were done using 15ml/min flow rate and a total metal concentration of 600ppm (113 and 2/3 ftactions). These data were ana1yzed in two distinct ways: first the metais synergic effects were evaluated, then a simplex-centroid design was developed. Through the analyzes of the synergic effects it was possible to notice that when the lead is present in the mixture with the other metais there is a great drop in their removal quantity up to more than 60%. The presence of the other metais in lead removal results in a removal capacity reduction of in to maximum of 25.24%. The simplex-centroid design indicated the lead is the most significant component in the mixture for total metal removal, the greater the lead concentration the greater the total meta! capacity removal is achieved. Cadmium and copper compositions also showed a significant positive effect over as well as the mixture of the three metais. The mixture of two metais of Cd+Cu and Cd+Pb on the other hand have a negative effect over the capacity removal / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Meuris Gurgel Carlos da Silva, Ronia Marques Oisiovici / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-08T06:52:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Melo_Cristiane_M.pdf: 1461718 bytes, checksum: a4ff5e71772cb30781695b61478427af (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A indústria têxtil possui um dos processos de maior geração de efluentes líquidos, contribuindo quantitativa e qualitativamente com a carga poluidora descartada em corpos hídricos. Em particular, seus efluentes coloridos geram grandes danos ambientais, impedindo a luz solar de chegar até o ecossistema aquático, prejudicando o desenvolvimento da biota e a qualidade da água para consumo. Dentre os tratamentos existentes para a eliminação de cor de efluentes, a aplicação da adsorção em materiais residuais de outros processos e de baixo custo tem se mostrado uma opção eficiente e viável. Neste trabalho foi estudada a remoção de cor de um efluente sintético, constituído pelo corante Solophenyl azul marinho BLE 250%, utilizando a técnica de adsorção em argila calcinada proveniente de Pernambuco. Inicialmente foram realizados ensaios preliminares em banho finito para verificar a melhor temperatura de calcinação da argila em relação à remoção de cor e para determinar os parâmetros cinéticos e de equilíbrio. Após, foram realizados ensaios em coluna, empregando argila calcinada a 300°C e as cinéticas de remoção de cor foram avaliadas por meio de um planejamento fatorial 23 com ponto central. Os fatores estudados foram: concentração inicial de corante, diâmetro médio de partícula e vazão volumétrica, tendo como resposta a quantidade removida Qt (mg corante/g argila). A melhor condição de remoção foi obtida para o nível superior de concentração e níveis inferiores de diâmetro e vazão, correspondendo a um maior tempo de contato entre solução e adsorvente, atingindo o valor de 6,28 mg/g. Ensaios empregando carvão ativado e zeólita clinoptilolita nas melhores condições obtidas no planejamento com argila foram feitos com a finalidade de comparar as cinéticas de remoção dos três adsorventes. Estes adsorventes foram menos adequados que a argila para a remoção do corante estudado. Os resultados obtidos mostraram que a melhor eficiência do processo de adsorção nas condições investigadas ocorreu quando aplicada a argila bentonita calcinada a 300°C, que apresentou capacidade de remoção satisfatória, além de ter vantagens no seu custo por se constituir em resíduo gerado em grande abundância na mineração da gipsita / Abstract: Textile industry processes have one of the greatest wastewater productions, increasing quantitatively and qualitatively polluting load discharge in surface water. Colored water result of their process generate great environment damages once they not only reduce the water quality but also block sun light from penetrating in the aquatic ecosystem harming biota development. Within existing treatments for wastewater color elimination, adsorption with low cost residual materiais is an efficient and feasible option. Color removal from synthetic wastewater composed by Solophenyl Navy BLE 250% direct dye was studied using adsorption in calcined bentonite clay from Pernambuco. Preliminary tests were carried out in finite bath seeking best clay calcination temperature as well as to evaluate kinetic and equilibrium parameters. Then, tests in a porous bed were carried out using the clay that had greater affinity with the pigment which was the calcinedat 300°C. Color removal kineticswas evaluated using a factorial design 23 with central points. The studied factors were initial concentration, average grain size and uptake flow rate. The response variable evaluated was uptake capacity Qt (mg dye/g clay). Best removal was obtained with higher concentration, lower diameter and lower flow rate, which correspond to greater contact time between solution and the adsorbent reaching 6,28 mg dye/g clay uptake. Tests using activated carbon and clinoptilolite zeolite in the best conditions reached with the factorial plan with bentonite were done to compare removal kinetic of the three adsorbents. These adsorbents were less efficient than bentonite for the removal of the studied dye. Therefore, the results proved efficiency on bentonite's clay adsorption process and the bentonite calcined at 300°C was pointed out as a potential adsorbent for dye removal with cost advantages due to its mineral waste characteristic in gypsum extraction / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A zeÃlita NaA (LTA) foi eficientemente obtida atravÃs de sÃntese hidrotÃrmica, onde o caulim foi usado como fonte de silÃcio e alumÃnio. A zeÃlita obtida foi caracterizada pelas tÃcnicas de difraÃÃo de raios-X, absorÃÃo de raios-X, termogravimetria (TG), calorimetria diferencial exploratÃria (DSC), microscopia eletrÃnica de varredura (MEV), espectroscopia de absorÃÃo na regiÃo do infravermelho (IV), luminescÃncia e granulometria. O refinamento dos dados obtidos nas anÃlises de difraÃÃo de raios-X, atravÃs do mÃtodo de Rietveld e do uso do software DBWS9807, possibilitou a confirmaÃÃo de uma Ãnica fase cristalogrÃfica obtida no processo de sÃntese, e o cÃlculo do tamanho das partÃculas, as quais variam de 48 nm a 74 nm. As caracterÃsticas morfolÃgicas desta zeÃlita foram evidenciadas atravÃs da microscopia eletrÃnica de varredura, onde cristais de diferentes tamanhos apresentaram forma cÃbica. Os Ãons Na+ foram substituÃdos por Ãons NH4 +, em processo de troca iÃnica simples, fazendo com que a zeÃlita adquirisse assim a forma amoniacal. A eficiÃncia deste processo foi confirmada pelas anÃlises de infravermelho, com o aparecimento de bandas em 1402 cm-1 e 1450 cm-1 apÃs a troca iÃnica, e por titulaÃÃo de neutralizaÃÃo. A estabilidade tÃrmica da zeÃlita nas duas formas iÃnicas foi analisada atravÃs de termogravimetria. As energias de ativaÃÃo para os processos termodegradativos relacionados Ãs perdas de massa por volatilizaÃÃo, as quais se referem basicamente à eliminaÃÃo de Ãgua e amÃnia presentes na estrutura zeolÃtica, variaram de 71,7 kJ.mol-1 a 205,7 kJ.mol-1. As anÃlises de luminescÃncia mostraram que o Ãon Eu3+, usado como sonda, nÃo està localizado em um centro simÃtrico e que os sÃtios onde o referido Ãon se encontra nÃo sÃo homogÃneos. O tamanho de partÃcula obtido atravÃs da granulometria foi em torno de 10 m , mostrando que os cristais da zeÃlita formam aglomerados. A zeÃlita NaA mostrou-se extremamente eficiente no abrandamento de Ãguas duras e, desta forma, apresentase como um substituinte em potencial dos polifosfatos, comumente usados em detergentes. / Zeolite NaA (LTA) has been successfully synthesized by hydrothermal route, in which kaolim was used as silicon and aluminum source. The obtained zeolite was characterized by X-ray diffraction, X-ray absorption, thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM), infrared absorption spectroscopy (IR), luminescence and granulometry. The X-ray diffraction data refinement by Rietveld method and software DBWS9807 has made possible the confirmation of only one crystallographic phase on the synthesis process and the particle size measurements. Particle sizes vary from 48 nm to 74 nm. Zeolite A morphologic properties were observed by scanning electron microscopy analysis, in which one could observe crystals with different sizes but with the same cubic shape. Na+ ions have been replaced for NH4 +, in a simple ion exchange process. This way, zeolite A has acquired its ammoniac state. The efficiency of this process has been confirmed by infrared analysis, with the appearance of bands in 1402 cm-1 and 1450 cm-1 after ion exchange, and by acid titillation. Zeolite thermal stability, either on Na+ or NH4 + states, has been determined by thermogravimetry. Activation energies for the thermogravimetric process related to weigh loss through volatilization caused basically by water and ammonia liberation from zeolite surface, were from 71,7 kJ.mol-1 to 205,7 kJ.mol-1. Luminescence analysis has indicated that Eu3+, used as probe, is not located in a symmetric center and the sites in which the abovementioned ion is located is not homogeneous. The particle size obtained from granulometric analysis was around 10 m, what indicates agglomerations formed by zeolite crystals. According to calcium removal analyses by zeolite A, it appears as an excellent water softener and as a potential substitute for polyphosphates, frequently used in detergents.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Zeolite NaA (LTA) has been successfully synthesized by hydrothermal route, in which kaolim was used as silicon and aluminum source. The obtained zeolite was characterized by X-ray diffraction, X-ray absorption, thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM), infrared absorption spectroscopy (IR), luminescence and granulometry. The X-ray diffraction data refinement by Rietveld method and software DBWS9807 has made possible the confirmation of only one crystallographic phase on the synthesis process and the particle size measurements. Particle sizes vary from 48 nm to 74 nm. Zeolite A morphologic properties were observed by scanning electron microscopy analysis, in which one could observe crystals with different sizes but with the same cubic shape. Na+ ions have been replaced for NH4 +, in a simple ion exchange process. This way, zeolite A has acquired its ammoniac state. The efficiency of this process has been confirmed by infrared analysis, with the appearance of bands in 1402 cm-1 and 1450 cm-1 after ion exchange, and by acid titillation. Zeolite thermal stability, either on Na+ or NH4 + states, has been determined by thermogravimetry. Activation energies for the thermogravimetric process related to weigh loss through volatilization caused basically by water and ammonia liberation from zeolite surface, were from 71,7 kJ.mol-1 to 205,7 kJ.mol-1. Luminescence analysis has indicated that Eu3+, used as probe, is not located in a symmetric center and the sites in which the abovementioned ion is located is not homogeneous. The particle size obtained from granulometric analysis was around 10 m, what indicates agglomerations formed by zeolite crystals. According to calcium removal analyses by zeolite A, it appears as na excellent water softener and as a potential substitute for polyphosphates, frequently used in detergents. / A zeÃlita NaA (LTA) foi eficientemente obtida atravÃs de sÃntese hidrotÃrmica, onde o caulim foi usado como fonte de silÃcio e alumÃnio. A zeÃlita obtida foi caracterizada pelas tÃcnicas de difraÃÃo de raios-X, absorÃÃo de raios-X, termogravimetria (TG), calorimetria diferencial exploratÃria (DSC), microscopia eletrÃnica de varredura (MEV), espectroscopia de absorÃÃo na regiÃo do infravermelho (IV), luminescÃncia e granulometria. O refinamento dos dados obtidos nas anÃlises de difraÃÃo de raios-X, atravÃs do mÃtodo de Rietveld e do uso do software DBWS9807, possibilitou a confirmaÃÃo de uma Ãnica fase cristalogrÃfica obtida no processo de sÃntese, e o cÃlculo do tamanho das partÃculas, as quais variam de 48 nm a 74 nm. As caracterÃsticas morfolÃgicas desta zeÃlita foram evidenciadas atravÃs da microscopia eletrÃnica de varredura, onde cristais de diferentes tamanhos apresentaram forma cÃbica. Os Ãons Na+ foram substituÃdos por Ãons NH4 +, em processo de troca iÃnica simples, fazendo com que a zeÃlita adquirisse assim a forma amoniacal. A eficiÃncia deste processo foi confirmada pelas anÃlises de infravermelho, com o aparecimento de bandas em 1402 cm-1 e 1450 cm-1 apÃs a troca iÃnica, e por titulaÃÃo de neutralizaÃÃo. A estabilidade tÃrmica da zeÃlita nas duas formas iÃnicas foi analisada atravÃs de termogravimetria. As energias de ativaÃÃo para os processos termodegradativos relacionados Ãs perdas de massa por volatilizaÃÃo, as quais se referem basicamente à eliminaÃÃo de Ãgua e amÃnia presentes na estrutura zeolÃtica, variaram de 71,7 kJ.mol-1 a 205,7 kJ.mol-1. As anÃlises de luminescÃncia mostraram que o Ãon Eu3+, usado como sonda, nÃo està localizado em um centro simÃtrico e que os sÃtios onde o referido Ãon se encontra nÃo sÃo homogÃneos. O tamanho de partÃcula obtido atravÃs da granulometria foi em torno de 10 m , mostrando que os cristais da zeÃlita formam aglomerados. A zeÃlita NaA mostrou-se extremamente eficiente no abrandamento de Ãguas duras e, desta forma, apresentase como um substituinte em potencial dos polifosfatos, comumente usados em detergentes.

No presente estudo obteve-se com sucesso o compósito zeólita:magnetita usando-se como material de partida sulfato ferroso para síntese da magnetita e cinzas leves de carvão para síntese da fase zeolítica. A zeólita foi sintetizada por tratamento hidrotérmico alcalino e as nanopartículas de magnetita foram obtidas pela precipitação de íons Fe2+ em uma solução alcalina. Uma reprodutibilidade foi alcançada na preparação de diferentes amostras do nanocompósito zeolítico. O material foi caracterizado pelas técnicas de espectrometria de Infravermelho, difratometria de raios-X de pó, fluorescência de raios-X, microscopia eletrônica de varredura com a técnica de EDS, massa especifícia e área específica e por outras propriedades físico-químicas. O compósito era constituído pelas fases zeolíticas hidroxisodalita e NaP1, magnetita, quartzo e mulita das cinzas remanescentes do tratamento alcalino e magnetita incorporada na sua estrutura. A capacidade de remoção de U(VI) de soluções aquosas sobre o compósito zeólita:magnetita foi avaliada pela técnica descontínua. Os efeitos do tempo de contato e da concentração inicial do adsorbato sobre a adsorção foram avaliados. Determinou-se o tempo de equilíbrio do sistema e foram avaliados os modelos cinéticos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e o modelo de difusão intrapartícula. Um tempo de contato de 120 min foi suficiente para a adsorção do íon uranilo alcançar o equilíbrio. A velocidade de adsorção seguiu o modelo cinético de pseudo-segunda-ordem, sendo que a difusão intrapartícula não era a etapa determinante do processo. Dois modelos de isotermas de adsorção, os modelos de Langmuir e de Freundlich, também foram avaliados. O modelo de Langmuir foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais. A partir do modelo cinético e da isoterma que melhor descreveram o comportamento do sistema foi possível calcular os valores teóricos para a capacidade máxima de adsorção do U(VI) sobre o compósito zeólita:magnetita. As capacidades máximas de remoção calculadas foram de 20,7 mg.g-1 pela isoterma de Langmuir e de 23,4 mg.g-1 pelo modelo cinético de pseudo-segunda ordem. O valor experimental obtido foi 23,3 mg.g-1. / Within this work, a magnetic-zeolite composite was successfully synthesized using ferrous sulfate as raw material for the magnetic part of the composite, magnetite, and coal fly ash as raw material for the zeolitic phase. The synthesis of the zeolitic phase was made by alkali hydrothermal treatment and the magnetite nanoparticles were obtained through Fe2+ precipitation on alkali medium. The synthetic process was repeated many times and showed good reproducibility comparing the zeolitic nanocomposite from different batches. The final product was characterized using infrared spectroscopy, powder X-ray difraction, X-ray fluorescence, scanning electron microscopy with coupled EDS. Specific mass, specific surface area and other physicochemical proprieties. The main crystaline phases found in the final product were magnetite, zeolites types NaP1 and hydroxysodalite, quartz and mulite, those last two remaing from the raw materials. Uranium removal capacity of the magnetic zeolite composite was tested using bathc techniques. The effects of contact time and initial concentration of the adsorbate over the adsorption process were evaluated. Equilibrium time was resolved and the following kinectics and difusion models were evaluated: pseudo-first order kinectic model, pseudo-second order kinectic model and intraparticule difusion model. A contact time of 120 min turned out to be enough to reach equilibrium of the adsorption process. The rate of adsorption followed the pseudo-second order model and the intraparticle diffusion didnt turned out to be a speed determinant step. Two adsorption isotherms models, the Langmuir model and the Freundlich model, were also evaluated. The Langmuir model was the best fit for the obtained experimental data. Using the best fitted adsorption isotherm and kinectic model, the theorical maximum adsorption capacity of uranium over the composite was determined for both models. The maximum removal capacity calculated was 20.7 mg.g-1 for the Langmuir isotherm and 23.4 mg.g-1 for the pseudo-second order model. The experimental value attained was 23,3 mg.g-1.

Made available in DSpace on 2016-08-19T12:56:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO ROBERTO PEREIRA DA SILVA.pdf: 972230 bytes, checksum: c95b4a45f2167cc6018586ac7f1e5b83 (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 / FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA E AO DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLÓGICO DO MARANHÃO / The adsorption technique has been widely used in the treatment of textile effluents, particularly in the adsorption of dyes from various chemical classes using alternative materials and low cost. In this study we investigated the adsorptive potential of a mineral clay (zeolite maranhense) is treated with hydrochloric acid in removal of cationic textile dyes crystal violet (CV) and methylene blue (MB) in an aqueous medium. For both effects were studied parameters such as pH, temperature and contact time, and studies of the kinetic, and thermodynamic parameters of isothermal adsorption. The characterization of the adsorbent occurred by IR, XRD, pHPCZ, surface area (BET), micropore volume and average pore diameter. The kinetic data were best represented by the Elovich kinetic model of the adsorption isotherms by Freundlich isotherm model. The maximum adsorption capacity of the treated zeolite was 34, 71 and 77, 11 mg gˉ¹ for the crystal violet and methylene blue, respectively. The thermodynamic parameters showed that the adsorption process is exothermic (negative ΔHads) and spontaneous with positive values ΔG and ΔS of adsorption negative. The treated zeolite shows good adsorptive capacity for the studied dye material as compared to other literature as well as lower cost. / A técnica de adsorção tem sido bastante empregada no tratamento de efluentes têxteis, sobretudo na adsorção de corantes das mais diversas classes químicas utilizando materiais alternativos e de baixo custo. Nesse estudo investigou-se o potencial adsortivo de um argilomineral (zeólita maranhense) tratada com ácido clorídrico na remoção dos corantes têxteis catiônicos violeta Cristal (VC) e azul de metileno (AM) em meio aquoso. Para tanto foram estudados os efeitos de parâmetros tais como: pH, temperatura e tempo de contato, além de estudos dos parâmetros cinéticos, isotérmicos e termodinâmicos de adsorção. A caracterização do adsorvente se deu por IR, XRD, pHPCZ, área superficial (BET), volume de microporos e diâmetro médio de poros. Os dados cinéticos foram melhores representados pelo modelo cinético de Elovich, as isotermas de adsorção pelo modelo isotérmico de Freundlich. A capacidade máxima de adsorção da zeólitas tratada foi de 34, 71 e 77, 11 mg gˉ¹ para o violeta cristal e azul de metileno, respectivamente. Os parâmetros termodinâmicos de adsorção mostraram que o processo é exotérmico (ΔHads negativo), espontâneo e favorável com valores de ΔG e ΔS de adsorção negativos. A zeólita tratada apresenta boa capacidade de adsorção para os corantes estudados quando comparado com outros materiais da literatura além do menor custo.

Orientadores: Telma Teixeira Franco, Meuris Gurgel Carlos da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T16:59:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zambon_GicelaAna_M.pdf: 3525954 bytes, checksum: a79961f390648813292ad46c279de4e7 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Uma das grandes preocupações mundiais atuais é a qualidade das águas, pois o atual nível de avanço populacional e industrial tem causado grande poluição em rios e demais corpos d'água. Neste sentido, várias tecnologias têm sido propostas para descontaminação da água. O processo estudado pelo presente trabalho baseia-se na adsorção de chumbo, um metal pesado altamente tóxico, presente em efluentes industriais, urbanos e de mineração, por meio da troca iônica em materiais adsorventes naturalmente ocorrentes como as zeólitas. A investigação consistiu na avaliação da capacidade de adsorção, Q (mg Pb2+/g zeólita), da zeólita natural c1inoptilolita em sistema de banho finito, utilizando a técnica de planejamento fatorial 23 completo com ponto central. As três variáveis foram: concentração inicial de chumbo de 200 a 600 mg/L, massa de adsorvente de 1,0 a 2,0 g e pH da solução de 3,0 a 5,0. Concentração e massa foram expressas na forma de um único fator chamado R que representou a quantidade potencial de chumbo disponível por massa de zeólita, resultando entre 20 e 120 mg Pb2+/g zeólita. Foram obtidas a cinética e a isoterma de adsorção para estas condições. A metodologia indicou a que a capacidade de adsorção depende da concentração e da massa e independe do pH e que maiores capacidades de remoção são obtidas elevando-se a concentração de. chumbo e diminuindo-se a massa de zeólita, ou seja, com maiores valores de R. Foi estudada também a capacidade de adsorção de chumbo pela zeólita c1inoptilolita em coluna de leito fixo. Neste sistema foi investigado o efeito da vazão da solução de chumbo (10 a 50 rnL/min) em alta concentração (1000 mg/L) e da granulometria do adsorvente (diâmetro médio entre 0,55 e 0,78 mm) sobre a capacidade de adsorção. Com o leito fixo, obteve-se as curvas de ruptura do sistema em diferentes vazões e diâmetro de partícula. A técnica de planejamento fatorial utilizada demonstrou que o diâmetro da zeólita não influencia na capacidade de remoção da mesma, e que vazões baixas propiciam maiores remoções. A operação de dessorção da zeólita também foi possível no leito fixo, mostrando o potencial de reutilização da mesma. Uma modelagem matemática foi feita a fim de obter uma equação empírica que reproduzisse a curva de ruptura para diversas vazões dentro da faixa de dados experimentais disponível, obtendo-se uma equação com alta capacidade de previsão de resultados. Palavras chaves: adsorção, chumbo, zeólita, banho finito, leito fixo / Abstract: The quality of water is a matter of increasing concern as the current population and industrial growth results in pollution of rivers and other water reservoirs. Thus, several technologies have been proposed to perform water decontamination. The process studied in this work is based on the adsorption of lead, which is a highly toxic heavy metal present in industrial, domestic and mining wastewater, by mean of ion exchange in adsorptive materials, such as natural zeolites. The work consists of the evaluation of the clinoptilolite zeolite adsorption capacity, Q (mg Pb2+/g zeolite), in batch equilibrium, utilizing a full experimental design 23 with central point. The three variables studied were: initiallead concentration (200, 400, 600 mg/L), adsorbent mass (1.0, 1.5, 2.0 g) and pH solution (3.0, 4.0, 5.0). Concentration and mass are expressed by a unique factor called R, representing the lead potential quantity available per mass of adsorber, with values between 20 and 120 mg Pb2+/g zeolite. For these conditions, adsorption kinetics and isothermal were obtained. The results suggested that the adsorption capacity depends on concentration and mass and not of the pH, in order that, the higher the removal capacity, the greater the lead initial concentration and the minor zeolite mass, e.g., the greater R-values. The adsorption isotherm was compared with the Langmuir and Freundlich adsorption models, being better adjusted by the former. The capacity of the c1inoptilolite zeolite to remove lead in a fixed bed was also studied. The effects of the high eoneentration lead solution (1000 mg/L) flow rate (10, 30, 50 mL/min), and the zeolite grain size (mean diameters: 0.55, 0.65, 0.78 mm) in the adsorption capacity was examined. The breakthrough eurves for different flow rates and partic1e diameters were obtained. The experimental design technique showed that zeolite removal capacity does not depend on the partic1e diameter and that low flow rates increase its eapaeity. The zeolite desorption in fixed bed was also possible, showing the possibility of reusing this zeolite. Mathematieal modeling provided an empiric function that was able to describe the breakthrough curve for the several flow rates in the range defined by the available experimental data, and this equation showed a high eapaeity to forecast results / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química