Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AJVPAX| Tipo: | Tese de Doutorado |
| Título: | Uso de carvão de ossos bovinos na remoção de contaminantes orgânicos de concentrados de eletrodiálise e sua contribuição ao reuso de água na indústria de petróleo |
| Autor(es): | Patricia da Luz Mesquita |
| Primeiro Orientador: | Sonia Denise Ferreira Rocha |
| Primeiro membro da banca : | Sergio Francisco de Aquino |
| Segundo membro da banca: | Priscila Lopes Florido |
| Terceiro membro da banca: | Miriam Cristina Santos Amaral |
| Quarto membro da banca: | Risia Magriotis Papini |
| Resumo: | Em um cenário de escassez hídrica, o reuso da água é essencial para minimizar a captação; no entanto, na medida em que a água recircula no processo, a salinidade aumenta e, co ela, a dificuldade de remoção de compostos refratários. A cristalização tem sido avaliada para remoção de íons dissolvidos; contudo, a presença de contaminantes pode afetar a eficiência do processo. Neste contexto, a remoção de compostos orgânicos residuais da corrente de concentrado da eletrodiálise reversa (C-EDR) de uma refinaria de petróleo brasileira foi investigada.Com o objetivo de se estabelecer um círculo virtuoso sustentável para a remoção desta carga orgânica refratária (uma complexa mistura dehidrocarbonetos, predominantemente alcanos e alquenos de cadeia longa (C10 a C50), além de aromáticos, ácidos carboxílicos, aminas e amidas), um material produzido a partir do resíduo gerado pela indústria alimentícia e de curtumes foi avaliado como adsorvente tanto para processo em batelada (em agitador orbital com controle de temperatura) quanto em contínuo (em coluna de leito fixo) em escala de bancada. Ocarvão de ossos bovinos, de tamanho de partícula de 12,0 - 32,0 mesh (0,5 - 1,4 mm), de estrutura mesoporosa, foi capaz de remover, parcialmente, a carga orgânica refratária presente no C-EDR. O equilíbrio de adsorção foi atingido em apenas 4 horas, à temperatura de 25,0±0,1°C, pH=7,6±0,5 e rotação de 200±1 rpm, razão sólido/líquido de10g.kg-1 e foi observada a remoção de 45% de orgânicos, em termos de demanda química de oxigênio (DQO) filtrada, nestas condições. O modelo cinético de pseudo-segunda ordem foi o que melhor descreveu o sistema (R2=0,9993; k2 = 0.0184mg-1.min-1; qe=3,21mg.g-1) e a isoterma de Freundlich se ajustou melhor aos dados experimentais,comparativamente à de Langmuir, sugerindo fisissorção em múltiplas camadas heterogêneas. A regeneração do adsorvente foi possível tanto térmica quanto quimicamente, sendo que as melhores metodologias desenvolvidas para a recuperação da capacidade do carvão em termos de eficiência percentual de remoção de DQO foram mufla a 300ºC, por 60minutos e soda, 0,15mol.L-1, por 30 minutos (recuperação, após oprimeiro ciclo de regeneração, de 66% e 94%, respectivamente, da capacidade de remoção percentual de DQO, comparativamente ao carvão virgem). Na avaliação da dinâmica o processo, a capacidade máxima de adsorção dos orgânicos refratários na coluna de leito fixo de carvão de ossos bovinos aumentou com o aumento da altura doleito, com a diminuição da vazão e com a redução da concentração inicial, chegando a 22,92mg.g-1 para a maior altura de leito avaliada (12,9cm). Entretanto, o perfil das curvas de ruptura indicaram que o efluente C-EDR contém compostos orgânicos que podem seradsorvidos pelo carvão de ossos empregado, mas outros que não o são. O escalonamento do sistema foi possível para as razões C/Co de 0,55, 0,60 e 0,65, prevendo um tempo de serviço de cerca de 16 dias para o primeiro caso (45% de eficiência de remoção) em condições reais de dimensões de coluna e vazões de efluente utilizadas na refinaria. |
| Abstract: | In a scenario of hydric scarcity, water reuse is essential to minimize make-up; however, bincreased salinity comes along with recycling the streams. Crystallization has been evaluated to remove dissolved ions; nevertheless, contaminants affect its efficiency. In this context, the removal of residual organics from the saline concentrate fromelectrodialysis applied for water reuse in a Brazilian petroleum refinery was investigated. Aiming at establishing a sustainable virtuous circle, bone char, a waste from food industry, 12.0 32.0 mesh (0.5 to 1.4mm) particle size, mesoporous structure, was used as adsorbent and was able to remove, partially, refractory organics in the effluent, a complex mixture of long chain hydrocarbons (C10-C50), aromatic compounds,carboxylic acids, amines and amides . Equilibrium adsorption time of 4 hours was determined from batch experiments (through 72 hours, at 25.0±0.1°C, pH=7.6±0.5 and 200±1 rpm, solid/liquid ratio of 10g.kg-1) in a shaker and a removal of 45% for dissolved chemical oxygen demand (COD) was observed in these operational conditions. Pseudosecondorder model for kinetics (R2=0.9993; k2=0.0184mg-1.min-1; qe=3.21mg.g-1) best described the system and Freundlich isotherm model best fitted to experimental data, suggesting physisorption in multiple heterogeneous layers. The adsorbent thermal andchemical regeneration was possible and the best methodologies, among the investigated, were 300ºC, 60 minutes in a furnace and 0.15mol.L-1 NaOH solution, for 30 minutes, with, respectively, 66% and 94%, of recovery of percentual COD removal capacity, compared to new bone char, after the first cycle of regeneration. For the processdynamics, maximum adsorption capacity of refractory organics in fixed-bed column of bone char increased with increasing bed depth, decreasing flow rate and reduction of the initial concentration, reaching 22,92mg.g-1 for the deepest bed tested (12,9cm). However, breakthrough curves profile indicated that the C-EDR effluent contains organic compounds which can be adsorbed by the bone char, but others that can not. Scaling up was possible for the C/Co ratios of 0.55, 0.60 and 0.65, providing a service time at about 16 days for the first case (45% removal efficiency) for typical real conditions column dimensions and effluent flow rates used in the refinery. |
| Assunto: | Tecnologia mineral Água Reutilização Engenharia de minas Carbono ativado Adsorção |
| Idioma: | Português |
| Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Sigla da Instituição: | UFMG |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AJVPAX |
| Data do documento: | 14-Dez-2016 |
| Aparece nas coleções: | Teses de Doutorado |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| tese_final_patricia_da_luz_mesquita_ppgem.pdf | 2.83 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.