Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AEUP4H
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dc.contributor.advisor1Miriam Cristina Santos Amaralpt_BR
dc.creatorAlice Oliveira de Aguiarpt_BR
dc.date.accessioned2019-08-11T16:33:15Z-
dc.date.available2019-08-11T16:33:15Z-
dc.date.issued2015-12-11pt_BR
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/1843/BUBD-AEUP4H-
dc.description.abstractAcid mine drainage (AMD) is an effluent characterized by low pH and high concentrations of sulfate, metals, and metalloids. AMD treatment by membrane separation processes (MSP), specifically nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) is particularly interesting as theseprocesses can retain divalent ions efficiently to produce high quality permeate for industrial reuse. The literature suggests the technical viability of these processes; however, further study is needed, in special on operational parameters optimization, on economic viabilityevaluation, on chemical cleaning strategies, and on membrane ageing. Therefore, the aim of this study was to evaluate the main operational conditions of the AMD treatment by MSP, optimize these parameters, and conduct a preliminary capital and operational cost evaluation (Chapter 2). Then, it aimed to evaluate the membrane fouling formed during AMD treatment, evaluate the best chemical cleaning procedure in this conditions, and the membrane ageing after prolonged exposure to AMD retentate and to the chemical cleaning solution (Chapter 3).The results showed that although effluent pretreatment had no considerable effect on the membrane-fouling tendency, it improved the final NF permeate quality. The NF showed higher potential for AMD treatment than RO, as it had higher permeate flux and satisfactorysolutes retention efficiency. Among the NF membranes, the NF90 had the highest solutes retention efficiency, while the NF270 had the highest permeate flux. Effluent pH affected both the retention efficiency and the membrane-fouling tendency. The best combination of membrane type and feed pH was the NF270 at pH 5.5. The maximum water recovery rate at this condition was 60%, when a sharper decrease in retention efficiency and permeate flux was observed. The estimated capital and operational costs of the UF-NF system were US$ 131,250.00, and 0.257 US$/m3 of effluent. The AMD is mainly comprised by dissolvedinorganic compounds, which resulted in an inorganic fouling layer rich in aluminum, arsenic, calcium, chromium, nickel, potassium, and sodium. Among the evaluated cleaning solutions, the best cleaning agent was hydrochloric acid (HCl) at a concentration of 0.20% w/w; this concentration also provided the lowest membrane exposure to the acid. Membrane ageing caused by AMD retentate, and AMD retentate plus periodic HCl solution decreased the NF270 water permeability after 270 days by 49 and 45%, respectively. However, the membrane rejection to magnesium sulfate and glucose decreased less than 10% in bothconditions. These results suggest that the NF270 membrane is stable during AMD treatment.pt_BR
dc.description.resumoDrenagem ácida de mina (DAM) é um efluente com baixo pH e altas concentrações de sulfato, metais e metaloides. O tratamento da DAM por processos de separação de membrana (PSM), especificamente nanofiltração (NF) e osmose inversa (OI), é de especial interesse umavez que esses processos retêm de forma eficiente íons divalentes e produzem um permeado com qualidade suficiente para reuso industrial. A literatura indica a viabilidade técnica destes processos; no entanto, um estudo mais aprofundado é necessário, especialmente na otimizaçãodos parâmetros operacionais, na análise da viabilidade econômica do processo, nas estratégias de limpeza química, e no envelhecimento da membrana. Assim, o objetivo desse estudo foi avaliar os principais parâmetros operacionais dos PSM, otimizar esses parâmetros, e estimar o custo capital e operacional do sistema (Capítulo 2). Foi objetivo desse estudo também estudar a incrustação da membrana durante o tratamento da DAM, avaliar o melhor procedimentopara limpeza química da membrana, e o envelhecimento dessa membrana exposta ao concentrado da DAM e à solução de limpeza da membrana (Capítulo 3). Observou-se que apesar do pré-tratamento do efluente não diminuir a tendência à incrustação da membrana, elemelhora a qualidade do permeado final da NF. A NF apresentou maior potencial para esse tratamento que a OI, devido ao maior fluxo de permeado obtido e satisfatória eficiência de retenção de solutos. Dentre as membranas de NF, a NF90 apresentou a maior eficiência deretenção de solutos, e a NF270, o maior fluxo de permeado. O pH do efluente influenciou tanto a eficiência de retenção quanto a tendência à incrustação da membrana. A melhor combinação de tipo de membrana e pH foi a NF270 a pH 5,5. A taxa máxima de recuperação de água nessa condição foi 60%, quando se observou uma diminuição acentuada na eficiência de retenção e fluxo de permeado. Os custos capital e operacional estimados do sistema de UFNF foram US$ 131.250,00, e 0,257 US$/m3 de efluente. A DAM é composta principalmente por compostos inorgânicos dissolvidos, o que resulta em uma incrustação inorgânica rica em alumínio, arsênio, cálcio, cromo, níquel, potássio, e sódio. Dentre as soluções de limpeza estudadas, o melhor agente de limpeza foi o ácido clorídrico (HCl) com concentração de 0,20% m/m; essa concentração também proporcionou a menor exposição da membrana ao ácido. O envelhecimento da membrana pelo concentrado da DAM, e concentrado da DAM e periódica solução de HCl diminui a permeabilidade à água da membrana NF270. No entanto,a rejeição da membrana ao sulfato de magnésio e à glicose diminuiu menos de 10% em ambas as condições. Estes resultados sugerem que essa membrana é estável para essa aplicação.pt_BR
dc.languageInglêspt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Geraispt_BR
dc.publisher.initialsUFMGpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectpH do efluentept_BR
dc.subjectNanofiltraçãopt_BR
dc.subjectTaxa de recuperação de águapt_BR
dc.subjectDrenagem ácida de minapt_BR
dc.subjectReuso de águapt_BR
dc.subjectOsmose inversapt_BR
dc.subjectLimpeza químicapt_BR
dc.subjectEnvelhecimento da membranapt_BR
dc.subject.otherÁgua Reutilizaçãopt_BR
dc.subject.otherMeio ambientept_BR
dc.subject.otherEfluente Qualidadept_BR
dc.subject.otherEngenharia sanitáriapt_BR
dc.subject.otherOsmosept_BR
dc.subject.otherDrenagempt_BR
dc.titleNanofiltration and reverse osmosis evaluation in gold acid mine drainage treatment aiming water reusept_BR
dc.typeDissertação de Mestradopt_BR
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