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Tipo: Tese de Doutorado
Título: Recuperação da água de concentrado salino de eletrodiálise reversa por cristalização visando seu reuso na indústria
Autor(es): Emily Mayer de Andrade
primer Tutor: Marcos Rodriguez Pascual
primer miembro del tribunal : Paulo Roberto Gomes Brandao
Segundo miembro del tribunal: Virginia Sampaio T Ciminelli
Tercer miembro del tribunal: Maria Eugenia Monteiro de Castro e Silva
Cuarto miembro del tribunal: Herman Sander Mansur
Resumen: A redução da disponibilidade de água tem-se agravado ao longo dos últimos anos aumentando assim, a necessidade de minimizar seu consumo, recuperando águas de processo para reutilizá-las nas indústrias. Visando a recuperação da água, as técnicas cristalização evaporativa, cristalização eutética por congelamento e precipitação foram utilizadas para tratamento do concentrado proveniente de unidade piloto de eletrodiálise reversa. Na cristalização evaporativa, em escala de laboratório, foi possível obter água com qualidade compatível ao reuso em torres de resfriamento e caldeiras. Neste estudo, o tratamento do concentrado salino da eletrodiálise por meio da cristalização evaporativa, possibilitou a remoção de uma mistura de sais (sulfato de cálcio, sulfato de bário e carbonato de cálcio), principais responsáveis por incrustações também identificadas durante o processo, e água recuperada com qualidade compatível aos limites máximos exigidos para o reuso em torres de resfriamento e caldeiras (8mg/L de CaCO3, 1,6mg/L de Ca, 0,04mg/L de Mg, cloreto de 6mg/L, sulfato menor que 10mg/L e sólidos totais dissolvidos de 23mg/L). Com isso, pode-se obter uma redução do volume de efluente comumente disposto em lagoas e, além disso, o resíduo sólido produzido foi indicado à Resíduo Não-Perigoso Classe IIA, não inerte, segundo a NBR 10004, mas ainda dependente de classificação final. Foram identificados possíveis problemas como incrustação de carbonatos e sulfatos nas paredes do cristalizador, além da formação de espuma durante a cristalização. Estas ocorrências indesejáveis podem ser esperadas no funcionamento em escala piloto, e sugerem estudos de remoção prévia destes compostos. Foi estudado o efeito da contaminação de compostos orgânicos solúveis em água, tal como o fenol, durante a cristalização eutética por congelamento de uma solução sintética com características do concentrado da eletrodiálise reversa. A presença do fenol promoveu o crescimento dos cristais e alterou suavemente a dissolução e a temperatura eutética de congelamento do sulfato de sódio. Também, foram avaliados os desempenhos da cristalização eutética por congelamento e precipitação como alternativas para o pré-tratamento do concentrado da eletrodiálise reversa. Apesar de a cristalização eutética por congelamento consumir menos energia do que a evaporativa, seu desempenho foi comprometido pela dificuldade de separação dos sólidos formados e ocasionou a recuperação de água sem pureza mínima necessária ao reuso. Entretanto, mostrou-se promissora na separação simultânea dos sais sulfato de cálcio e sulfato de sódio. Na precipitação alcalina, foram estudados dois alcalinizantes, NaOH e Ca(OH)2. O melhor desempenho foi obtido na adição de 400mg/L de NaOH, condição que promoveu a remoção total de cálcio e magnésio na forma de carbonato de cálcio, carbonato de cálcio e magnésio e hidróxido de magnésio.
Abstract: The decrease of water availability in the last years has motivated researchers to investigate alternative ways to reduce water consumption and improve reuse of water in many industries. The main objective of this work was to understand the influence of commonly used treatment techniques on the purification of industrial saline waste and also to identify a suitable technique to recover pure water that meets standard requirements for reuse. Evaporative crystallization technique was used to recover water from electrodialysis reverse saline concentrate, at laboratory scale. This technique was able to selectively remove the main salts responsible for scaling. However, these were recovered as a mixed salt of calcium sulfate, barium sulfate and calcium carbonate. The quality of the water obtained was suitable for reuse on cooling towers and boilers with a typical composition of 8mg/L of CaCO3, 1.6mg/L of Ca, 0.04mg/L of Mg, 6mg/L of Cl-, less than 10mg/L of SO42- and 23mg/L of total solids dissolved. Thus, the technique significantly eliminated the volumes of wastewater to be discharged. However the solid residue produced is still classified as not dangerous waste based on the Brazilian standard NBR10004 requirement. This study also identified incrustations in the reactor and foam formation, which are some of the main problems associated with the presence of carbonated and sulphates solids during crystallization. Further investigations should be carried out to address these undesirable implications for pilot plant operations. The effect of phenol as a water soluble organic contaminant in the saline wastewater was also studied using eutectic freeze crystallization. A synthetic solution of composition similar to that of the electrodialysis concentrate was used. Although the presence of phenol significantly improved the crystal growth of sodium sulphate only slight changes on its dissolution and eutectic temperature were noted. Eutectic Freezing Crystallization and Alkaline precipitation were investigated as potential pre-treatment methods for electrodialysis reverse concentrate. Though eutectic freeze crystallization presented lower energy consumption than evaporative crystallization, the separation of solids was very poor resulting in a water stream that does not meet the reuse requirement. However, eutectic freezing crystallization presented to be more efficient in simultaneous solid separation of calcium sulphate and sodium sulphate. In alkaline precipitation experiments, sodium hydroxide and calcium hydroxide were studied. Complete removal of calcium and magnesium ions was achieved through precipitating saline concentrate with 400g/L sodium hydroxide. The main precipitated solids were characterized as calcium and magnesium carbonate, calcium carbonate and magnesium hydroxide.
Asunto: Engenharia metalúrgica
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Tipo de acceso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9ZRHSM
Fecha del documento: 27-mar-2015
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