Avaliação comparativa de tratamentos termo-químicos visando a produção de absorvente a partir de resíduos agroindustriais para remoção de fenol em soluções aquosas

Pablo Diniz Rocha

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-A7NHAG

Type:	Dissertação de Mestrado
Title:	Avaliação comparativa de tratamentos termo-químicos visando a produção de absorvente a partir de resíduos agroindustriais para remoção de fenol em soluções aquosas
Authors:	Pablo Diniz Rocha
First Advisor:	Adriana Silva Franca
Abstract:	O presente trabalho teve como objetivo desenvolver um adsorvente alternativo a base de sabugo de milho para remoção de fenol de solução aquosa. Esse resíduo agroindustrial dispõe de um considerável potencial para produção de adsorventes além de ser encontrado em abundância no Brasil terceiro maior produtor mundial de milho. O sabugo foi submetido a dois tratamentos termoquímicos, baseados em Beker et al 2010. No caso do CA-1: i) secagem a 105oC por 18h; ii) ativação com ácido fosfórico (85%); iii) 2h de carbonização em forno mufla a 500oC; iv) lavagem com hidróxido de sódio até pH neutro e v) secagem a 105°C por 12h. No caso do CA-2: i) secagem a 105oC por 18h; ii) ativação com hidróxido de potássio; iii) 0,5h de carbonização em forno mufla a 400oC; iv) lavagem com solução 0,1M de ácido clorídrico até pH neutro e v) secagem a 105°C por 12h. O desempenho dos CAs produzidos foram avaliados em ensaios de adsorção em batelada, com o objetivo de remover o fenol de soluções aquosas. Visando uma ampliação da utilização do carvão a partir de uma escala laboratorial para uma escala industrial, foi realizado um ensaio de adsorção em coluna, dado que uma grande diversidade de indústrias emite compostos fenólicos em suas águas residuais. Foram realizados também procedimentos de caracterização superficial, como análise em infravermelho (IV), titulação de Boehm e ponto de carga zero, com o objetivo de buscar compreender o mecanismo pelo qual o processo de adsorção ocorre. Os resultados obtidos demonstraram que o tratamento foi efetivo na produção de um CA seletivo para remoção de fenol, para o caso do CA-1. Nos ensaios de adsorção em batelada, foi observado que a capacidade de adsorção aumentou conforme o aumento da concentração inicial do adsorbato em solução, para ambos os carvões. O CA-1 demonstrou uma capacidade máxima de adsorção superior às reportadas na literatura para CA comercial. Os modelos que mais bem descreveram o processo de adsorção de CA-1 foram o cinético de pseudo-segunda-ordem e a isoterma de Freundlich. No caso do CA-2, a isoterma de Temkin demonstrou uma melhor descrição. No ensaio de adsorção em coluna, a saturação foi alcançada mais rapidamente conforme aumento da concentração de fenol na entrada da coluna, para ambos os carvões. Percebeu-se que o maior tempo de vida útil da coluna (sem saturação) foi obtido para a maior vazão testada. O modelo que melhor descreveu o processo de adsorção foi o de Dose-Response, no caso do CA-1, e Bohart-Adams, no caso do CA-2. A caracterização pela titulação de Boehm revelou a presença considerável de grupos fenólicos na superfície do CA-1, sendo confirmada pela análise em IV, justificando uma seletividade por compostos fenólicos adquirida no processo de produção. No caso do CA-2, o teste de Boehm revelou a predominância de grupos básicos, como esperado de um agente de ativação básico. Os resultados obtidos reforçam a existência de um grande potencial na utilização de resíduos agroindustriais para a produção de adsorventes
Abstract:	The present study aimed to develop an alternative adsorbent based on corncob for removal of phenol from aqueous solution. This agroindustrial residue has a considerable potential for the production of adsorbents and is found in abundance in Brazil - world's third largest producer of corn. The corn cob was subjected to two different thermochemical treatments, based on Beker et al 2010, producing AC-1 and AC-2. In case of AC-1: i) 18h of drying at 105°C, ii) activation with phosphoric acid (85%); iii) 2h of carbonization in a muffle furnace at 500°C, iv) washing with sodium hydroxide until neutral pH, and v) 12h of drying at 105 °C. In case of AC-2: i) 18h of drying at 105°C, ii) activation with potassium hydroxide, iii) 0,5h of carbonization in a muffle furnace at 400°C, iv) washing with hydrochloric acid until neutral pH, and v) 12h of drying at 105°C. The performances of both AC produced were evaluated in batch adsorption experiments, in order to remove the phenol from aqueous solutions. Aiming at an increased use of coal from a laboratory scale to an industrial scale, an adsorption in fixed bed test was performed, as a wide variety of industries emit phenolic compounds in their wastewater. Procedures for surface characterization and analysis in infrared (IR), Boehm titration and point of zero charge were also conducted in order to understand the mechanism by which the adsorption occurs. The results showed that the treatment was effective in producing a selective AC to phenol removal. In batch adsorption experiments, it was observed that, for both AC, the adsorption capacity increased as the initial concentration of adsorbate in solution increased. AC-1 demonstrated a maximum capacity exceeding those reported in the literature for the commercial activated carbon. The models that best described the AC-1 adsorption process were the kinetic pseudo-second-order and Freundlich isotherm. Temkin isotherm best described AC-2 adsorption process. In the adsorption fixed bed test, saturation was reached more rapidly as the phenol concentration in the column entrance increased, for both AC. It was noticed that the longer column lifetime (without saturation) was obtained for the highest tested flow. The model that best described AC-1 adsorption process was Dose-Response. Bohart-Adams best described AC-2 adsorption process. The characterization by Boehm titration revealed the considerable presence of phenolic groups on AC-1 surface, and basic groups on AC-2 surface, which were confirmed by IR analysis, justifying the selectivity for phenolic compounds acquired in the activated carbon production process. These results support the existence of a great potential in agroindustrial wastes to use in the adsorbents production.
Subject:	Absorção Carbono ativado Milho Fenois Engenharia mecânica
language:	Português
Publisher:	Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials:	UFMG
Rights:	Acesso Aberto
URI:	http://hdl.handle.net/1843/BUBD-A7NHAG
Issue Date:	27-May-2014
Appears in Collections:	Dissertações de Mestrado

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
disserta__o_pablo___vers_o_definitiva.pdf		1.91 MB	Adobe PDF	View/Open

Show full item record