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dc.contributor.advisor1Liséte Celina Langept_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5269818925304242pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Míriam Cristina Santos Amaralpt_BR
dc.contributor.referee1Eduardo Coutinho de Paulapt_BR
dc.contributor.referee2Marcelo Borges Mansurpt_BR
dc.contributor.referee3Denise Crocce Romano Espinosapt_BR
dc.contributor.referee4Lucilaine Valéria de Souza Santospt_BR
dc.creatorRaquel Annonipt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7555531746944968pt_BR
dc.date.accessioned2023-02-02T18:15:29Z-
dc.date.available2023-02-02T18:15:29Z-
dc.date.issued2020-05-08-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/1843/49484-
dc.description.abstractConsidering the metals of interest in LED lamps and also the lack of detailed studies that allow the recycling of these lamps, the present work aims to evaluate the disassembly, the characterization of this residue and to evaluate ways of recovering Ga, Au and In using leaching techniques and membrane separation processes (MSPs). The proposed methodological steps were as follows: dismantling the lamps, preparing and characterizing the samples, leaching tests, firstly performed in a shaker and then conducted in a reactor, and finally ultrafiltration (UF) assays assisted by precipitation. To assess the disassembly, white LED lamps dumped after they use for lighting were manually disassembled, their components were grouped according to the type of material and then weighed. The average time taken to disassemble lamps varied between 1 and 7 minutes per lamp per person, depending on the lamp model. At the stage of preparation of the LED support strips and plates, two mechanical processing routes were evaluated, in which the LED support plates were processed by means of guillotine, bar mill and sieving (route A) or by thermal blower and mill pans (route B). The samples of LED support plates were characterized according to their chemical composition qualitatively via FRX and DRX and quantitatively via ICP-AES and ICP-MS. The mineral phases were evaluated by SEM/EDS technique. The concentrations of Ga found in the residue were 0.004% and 0.002%, processed by routes A and B, respectively. At the leaching tests, at the first stage, HCl was the acid that showed the best performance leaching Ga, compared to H2SO4 and HNO3. At best evaluated conditions, 79.1% of Ga, 26.9% Cu, 71.4% Al, 38.8% Fe, 47.2% In and 7.4% Au were solubilized in a 4 mol/L HCl solution, 200 rpm, 25oC, from the sample obtained by route A. In order to evaluate the behavior of Ga and, subsequently, the interaction with other metals in acid medium, preliminary UF tests were carried out with an acid synthetic solution containing only Ga, which pointed out, firstly, retention of 87.7% at pH 4 and at a next stage, a retention of 93.8% Ga, 15.0% Al, 40.0% Cu and 99.6% Fe, at pH 3.0, from a synthetic solution containing Al, Ga, Fe and Cu. At a third stage of UF applied to the real leachate, the best condition found was under pressure of 20 psi, using Milipore 10 kDa membrane, 25oC, pH 2.5, and the retentions were 47.3% Ga, 26.3% Al, 16.4% Cu and 50.5% In. The results point to a combination of techniques of manual disassembly, acid leaching at room temperature and UF associated with precipitation that allow solubilization and concentration of metals from LED lamps. The used techniques have advantages of low energy expenditure, as they are carried out at ambient pressure and temperature, and can integrate a metal recovery route from these residues.pt_BR
dc.description.resumoDevido à presença de metais de interesse econômico nas lâmpadas de LED e também à escassez de estudos detalhados que possibilitem a reciclagem dessas lâmpadas, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o desmonte, a caracterização desse resíduo e as formas de recuperação de metais, principalmente Ga, Au e In por meio de técnicas de lixiviação e de processos de separação por membranas (PSMs). As etapas metodológicas propostas foram as seguintes: desmonte das lâmpadas, preparo e caracterização das amostras, ensaios de lixiviação, em um primeiro momento realizados em shaker e, após, conduzidos em reator, e, por fim, ensaios de ultrafiltração (UF) assistida por precipitação. Para avaliação do desmonte, lâmpadas de LED de cor branca, descartadas após uso em iluminação de ambientes, foram desmontadas manualmente, seus componentes foram agrupados em função do tipo de material e posteriormente pesados. O tempo médio avaliado para desmonte de lâmpadas variou entre 1 e 7 minutos por lâmpada por pessoa, a depender do modelo de lâmpada. Na etapa de preparo das fitas e placas-suporte de LED, foram avaliadas 2 rotas de processamento mecânico, em que as placas-suporte de LED foram processadas por meio de guilhotina, moinho de barras e peneiramento (rota A), ou por soprador térmico e moinho de panelas (rota B). As amostras de placas-suporte de LED obtidas foram caracterizadas quanto a sua composição química qualitativamente via FRX e DRX e quantitativamente via ICP-AES e ICP-MS. As fases minerais presentes foram avaliadas pela técnica de MEV/EDS. As concentrações de Ga encontradas no resíduo foram 0,004% e 0,002%, processados pelas rotas A e B, respectivamente. Nos ensaios de lixiviação, na primeira etapa, o HCl foi o ácido que apresentou melhor desempenho na lixiviação do Ga, comparado ao H2SO4 e ao HNO3. Nas melhores condições avaliadas, 79,1% do Ga, 26,9% Cu, 71,4% Al, 38,8% Fe, 47,2% In e 7,4% Au foram solubilizados em solução de 4 mol/L de HCl, 200 rpm, 25oC, a partir da amostra obtida pela rota A. Para avaliar o comportamento do Ga e, posteriormente, a interação com outros metais em meio ácido, foram realizados ensaios preliminares de UF com solução sintética ácida contendo somente o Ga, que apontaram, primeiramente, recuperações de 87,7% em pH 4 e, em etapa posterior, uma recuperação de 93,8% Ga, 15,0% Al, 40,0% Cu e 99,6% Fe, em pH 3,0, a partir de uma solução sintética contendo Al, Ga, Fe e Cu. Em uma terceira etapa de UF aplicada ao lixiviado real, a melhor condição verificada foi sob pressão de 20 psi, em membrana Milipore 10 kDa, 25oC, pH 2,5, em que foram recuperados 47,3% Ga, 26,3% Al, 16,4% Cu e 50,5% In. Os resultados apontam para uma combinação de técnicas de desmonte manual, de lixiviação ácida em temperatura ambiente e de UF auxiliada por precipitação que possibilitam a solubilização e a concentração de metais a partir de lâmpadas de LED. As técnicas usadas apresentam vantagens de baixo gasto energético, por serem realizadas à pressão e à temperatura ambiente, e podem integrar uma rota de recuperação de metais a partir desses resíduos.pt_BR
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Geraispt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Geraispt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTALpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricospt_BR
dc.publisher.initialsUFMGpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectGáliopt_BR
dc.subjectDesmonte de lâmpadas de LEDpt_BR
dc.subjectMineração urbanapt_BR
dc.subjectLixiviação ácidapt_BR
dc.subjectUltrafiltraçãopt_BR
dc.subjectReciclagempt_BR
dc.subjectRecuperação de metaispt_BR
dc.subject.otherEngenharia sanitáriapt_BR
dc.subject.otherMeio ambientept_BR
dc.subject.otherGáliopt_BR
dc.subject.otherLâmpadas de LEDpt_BR
dc.subject.otherLixiviação ácidapt_BR
dc.subject.otherUltrafiltraçãopt_BR
dc.subject.otherMetais - Reaproveitamentopt_BR
dc.titleResíduos de lâmpadas de LED : desmonte, caracterização e desempenho da integração de lixiviação, precipitação e ultrafiltração na recuperação de metaispt_BR
dc.title.alternativeLED lamps waste: disassembly, characterization and performance of the integration of leaching, precipitation and ultrafiltration in metal recoverypt_BR
dc.typeTesept_BR
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Tese Raquel Annoni revisada 31 agosto 2022.pdfRESÍDUOS DE LÂMPADAS DE LED: DESMONTE, CARACTERIZAÇÃO E DESEMPENHO DA INTEGRAÇÃO DE LIXIVIAÇÃO, PRECIPITAÇÃO E ULTRAFILTRAÇÃO NA RECUPERAÇÃO DE METAIS5.95 MBAdobe PDFView/Open


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