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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Adsorventes a partir do lodo de esgoto para remoção de compostos lipofílicos de madeira de eucaliptos
Authors: Maria Naruna Felix de Almeida
First Advisor: Flaviano Oliveira Silverio
First Co-advisor: Gevany Paulino de Pinho
First Referee: Douglas Lopes Cassimiro
Second Referee: Luiz Claudio de Almeida Barbosa
Abstract: O lodo de esgoto é um subproduto do tratamento das águas residuárias, e sua disposição final pode se tornar um problema ambiental. O preparo de adsorventes é considerado um método atrativo de reúso desse subproduto. Adsorventes obtidos a partir do lodo de esgoto ainda não foram utilizados na remoção de compostos lipofílicos da madeira. Esses compostos são precursores do pitch, material resinoso que, quando formado, ocasiona prejuízos às indústrias de celulose e papel. O lodo de esgoto foi utilizado para preparo de adsorventes a partir da calcinação em sete temperaturas (400, 500, 600, 700, 800, 900 e 1000 ºC) durante cinco horas. Foram avaliadas as propriedades de morfologia e área superficial específica dos adsorventes. Os adsorventes foram utilizados no estudo de adsorção de compostos lipofílicos da madeira e os resultados foram comparados com o talco. A observação de fotografias da superfície obtidas por microscopia eletrônica de varredura revelou a presença de poros e cavidades na superfície dos adsorventes. As isotermas de adsorção foram classificados, segundo a IUPAC, como tipo IV e histerese H3, corroborando a presença de mesoporos. A correlação entre a temperatura de calcinação e a área superficial BET, que variaram de 0,73 - 23,4 m2g-1 foi evidenciada, e, com aumento na temperatura de calcinação, promoveu decréscimo nos valores de área superficial. Os adsorventes obtidos por calcinação entre 400 e 800 ºC apresentaram valores de SBET superiores ao talco (5,25 m2 g-1), e aqueles produzidos a 600 e 700 ºC apresentaram maior potencial de adsorção (94%), enquanto o talco removeu 11,8% dos extrativos. O adsorvente produzido a 700 ºC foi utilizado no estudo da adsorção de quatro compostos que representam as principais classes químicas presentes nos extrativos da madeira (dodecan-1-ol, ácido hexadecanoico, tetracosano, -sitosterol). Foram otimizados tempo de adsorção, quantidade de adsorvente e concentração inicial do adsorbato. As condições otimizadas foram utilizadas para avaliação do tempo de preparo do adsorvente e, em seguida, a condição com melhor resultado foi empregada na calcinação de amostras de lodo de esgoto de dez cidades (Bambuí, Belo Horizonte, Bom Despacho, Claro dos Poções, Corinto, Curvelo, Janaúba, Montes Claros, Porteirinha e Taiobeiras). Para tempo de contato, foram otimizado 30 minutos de agitação e para dosagem de adsorvente de 0,2 g. As isotermas de adsorção apresentaram classificação H, segundo Giles (1960), indicando alta afinidade dos compostos pelo adsorvente. A diminuição no tempo de calcinação dos adsorventes não provocou redução na eficiência de adsorção, além de diminuir os gastos energéticos de produção. A porcentagem de remoção dos compostos pelos adsorventes produzidos a partir do lodo das dez cidades foi superior a 70%, exceto para a adsorção de tetracosano pelo adsorvente referente à cidade de Claro dos Poções. As melhores taxas de adsorção (acima de 85 %) foram obtidas pelos adsorventes a partir do lodo de esgoto das cidades de Belo Horizonte, Bom Despacho, Corinto, Curvelo e Montes Claros. Os resultados obtidos evidenciaram a eficiência do adsorvente na remoção de compostos lipofílicos presentes nos extrativos da madeira e, consequentemente, no pitch.
Abstract: Sewage sludge is a byproduct of the wastewater treatment and its final disposal can become an environmental problem. The preparation of adsorbents is considered an attractive method of reuse of this byproduct. Adsorbents obtained from sewage sludge have not yet been used in removing of lipophilic compounds of the wood. These compounds are precursors of the pitch, resinous materials that, when formed, cause economic losses to the pulp and paper industries. Sewage sludge was used to prepare adsorbents from calcination at seven temperatures (400, 500, 600, 700, 800, 900 e 1000 ° C) for five hours. The properties of morphology and specific surface area of the adsorbents were evaluated. The adsorbents were used on the adsorption study of lipophilic compounds of the wood and the results were compared to talc. The observation of photographs of the surface obtained by scanning electron microscopy revealed the presence of pores and cavities on the surface of the adsorbents. The adsorption isotherms were classified, according to the IUPAC, as type IV and H3 hysteresis, corroborating the presence of mesopores. The correlation between calcination temperature and the BET surface area, which ranged from 0,73 to 23,4 m2g-1, was evidenced, and with an increase in calcination temperature promoted a decrease in the surface area values. Adsorbents obtained by calcination between 400 and 800 ºC presented SBET values higher compared to talc (5,25 m2 g-1) and those produced at 600 and 700 ºC presented greater adsorption potential (94%), while talc removed 11.8% of extractives. The adsorbent produced at 700 ° C was used on the adsorption study of four compounds that represent the major chemical classes present on wood extractives (dodecan-1-ol, hexadecanoic acid, tetracosane, -sitosterol). The adsorption time, adsorbent quantity and the adsorbat initial concentration were optimized. The optimal conditions were used in order to evaluate the adsorbent preparation time, and,after that, the condition with the best result was used for the calcination of sewage sludge samples from ten cities (Bambuí, Belo Horizonte, Bom Despacho, Claro dos Poções, Corinto, Curvelo, Janaúba, Montes Claros, Porteirinha e Taiobeiras). For contact time were optimized 30 minutes of stirring and to the adsorbent dosage of 0.2 g. The adsorption isotherms presented classification H, according to Giles (1960), indicating high affinity of the compounds by the adsorbent. The decrease in the calcination time of the adsorbing did not cause reduction in adsorption efficiency, besides reducing the energetic costs of production. The percentage removal of compounds adsorbents produced from sludege from ten cities was above 70%, except for the adsorption of tetracosane by the adsorbent concerning to the city Claro dos Poções. The best adsorption rates (greater than 85 %) were obtained by adsorbents from sewage sludge of the cities in Belo Horizonte, Bom Despacho, Corinto, Curvelo and Montes Claros. The obtained results evidenced the efficiency of the adsorbent in removal of lipophilic compounds present in wood extractives and, consequently, pitch.
Subject: dsorventes
xtrativos da madeira
odo de esgoto
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/NCAP-A89LXS
Issue Date: 27-Nov-2015
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