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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Estudos de descontaminação de resíduos de lâmpadas fluorescentes utilizando soluções de lixiviação
Authors: Bruno dos Reis Gonçalves
First Advisor: Claudia Carvalhinho Windmoller
First Referee: Walter Alves Durão Júnior
Second Referee: Clesia Cristina Nascentes
Abstract: O presente de trabalho teve como objetivo a procura de condições ótimas de extração de mercúrio (Hg) em resíduos de lâmpadas fluorescentes usadas em soluções aquosas ácidas e básicas. Procurou-se o emprego de menor quantidade de reagente em menores temperaturas e o estabelecimento de relações entre as taxas de extração em relação à concentração e à especiação de Hg. As concentrações de Hg encontradas para as amostras I (pó de fosforo cedido por empresa de reciclagem), II (pó de fósforo obtido por raspagem manual da camada interna de lâmpadas usadas) e III (pó de vidro de lâmpadas usadas) foram de 116 ± 7, 2057 ± 120 e 22 ± 1 mg.kg-1 respectivamente. Nas amostras I e III, as espécies oxidadas, Hg2+2 e Hg+2, representaram mais de 95% do Hg total. A amostra II apresentou maior porcentagem de Hg0, 35%. A concentração de outros 13 metais nas amostras I e II foram na maioria das comparações semelhantes, sobretudo a de Ca. Foi avaliada a eficiência de soluções de HNO3, HCl e uma mistura 1:1 V/V de HNO3/HCl na extração de Hg dos três sólidos. A mistura HNO3/HCl mostrou ser a melhor solução extratora ácida de Hg: porcentagens de extração maiores que 80% foram obtidas nas condições de temperatura ambiente, tempo de agitação de 2 horas, e concentração ácida de 2 mol.L-1, para as amostra I e III. A amostra II só apresentou tais índices na concentração ácida de 6 mol.L-1. As porcentagens de extração de Hg aumentaram com a elevação de temperatura em soluções de HNO3/HCl 1:1 V/V em concentrações 1 e 2 mol.L-1. Para a amostra III obteve-se taxas de extração maiores que 100% à temperatura 90 0C (concentração 1 mol.L-1) e 50 0C (concentração 2 mol.L-1). Para a amostra I obteve-se taxas próximas dos 100% para temperaturas iguais ou maiores do que 50 oC (concentração 2 mol.L-1) . Uma taxa de extração de apenas 47% foi encontrada para a amostra II em concentração ácida de 2 mol.L-1 e temperatura de 90 oC. Em soluções de NaClO/NaCl avaliou-se a variação da extração de Hg em relação à concentração de NaClO (0,41 a 1,62 mol.L-1), à temperatura e ao tempo de contato com o extrator. As taxas de extração aumentaram com elevação de concentração e temperatura. Para a amostra III obteve-se uma taxa de extração de 101 ± 2% na temperatura de 90 oC e concentração de NaClO de 0,81 mol.L-1. Para a amostra I encontrou-se valores maiores que 100% nas concentrações 1,1 e 1,62 mol.L-1 à temperatura de 90 oC. Em solução de NaClO 0,41 mol.L-1, a extração aumentou até 55% para variação de tempo de contato de 2 para 96 horas. Em geral os resultados desse trabalho mostram que a composição dos resíduos de lâmpadas fluorescentes pode ser bem diferente e que estas diferenças determinam a eficiência da lixiviação. Torna-se então importante um estudo prévio de especiação e concentração desses resíduos para otimizar processos de descontaminação utilizando menos energia e reagentes químicos. Nesse sentido, pode ainda ser estudada a influencia de outros fatores na extração, dentre os quais o uso de radiação micro-ondas e a exposição ao extrator e agitação em tempos maiores.
Abstract: The objective of the present work was to search for optimal mercury (Hg) extraction conditions in residues of fluorescent lamps using acid and basic aqueous solutions. The use of a lower amount of reagent at lower temperatures and the establishment of relations between the extraction rates in relation to the concentration and the speciation of Hg were sought. The concentrations of Hg found for samples I (phosphorus powder obtainded from a recycling company), II (phosphorus powder obtained by manual scraping of the inner layer of used lamps) and III (glass powder of used lamps) were 116 ± 7, 2057 ± 120 and 22 ± 1 mg.kg-1 respectively. In samples I and III, the oxidized species, Hg2+2 and Hg+2, represented more than 95% of the total Hg. Sample II presented a higher percentage of Hg0, 35%. The concentration of other metals in samples I and II were in most similar comparisons, especially that of Ca. The efficiency of solutions of HNO3, HCl and 1: 1 V / V mixture of HNO3/HCl in the extraction of Hg from the three solids was evaluated. The HNO3/ HCl mixture showed to be the best Hg extraction solution: extraction percentages greater than 80% were obtained at the ambient temperature conditions, agitation time of 2 hours, and acid concentration of 2 mol.L-1, for the samples I and III. Sample II only presented such indices at the acid concentration of 6 mol.L-1. The percentages of Hg extraction increased with the elevation of temperature in 1:1 V/V HNO3/HCl solutions at concentrations 1 and 2 mol.L-1. For sample III, extraction rates higher than 100% were obtained at 90°C (concentration 1 mol.L-1) and 50 °C (concentration 2 mol.L-1). For the sample I, rates close to 100% were obtained for temperatures equal to or greater than 50oC (concentration 2 mol.L-1). An extraction rate of only 47% was found for the sample II in acid concentration of 2 mol.L-1 and temperature of 90oC. In NaClO/NaCl solutions the extraction of Hg in relation to the concentration of NaClO (0.41 to 1.62 mol.L-1) was evaluated, at the temperature and the time of contact with the extractor. Extraction rates increased with increasing concentration and temperature. For sample III, an extraction rate of 101 ± 2% at a temperature of 90 oC and a NaClO concentration of 0,81 mol.L-1 was obtained. For the sample I was found index greater than 100% in the concentrations 1,1 and 1,62 mol.L-1 at the temperature of 90 oC. In NaClO solution 0.41 mol.L-1, extraction increased up to 55% for contact time variation from 2 to 96 hours. In general the results of this work show that the composition of the residues of fluorescent lamps may be quite different and that these differences determine the efficiency of the leaching. A prior study of the speciation and concentration of these wastes is therefore important to optimize decontamination processes using less energy and chemical reagents. In this sense, the influence of other factors on the extraction, among which the use of microwave radiation and the exposure to the extractor and agitation in larger times, can still be studied.
Subject: Química analítica
Descontaminação (de gases, produtos químicos, etc)
Lampadas fluorescentes
Extração (Quimica)
Lixiviação
Residuos de mercurio
Mercúrio Especiação química
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-AP9URQ
Issue Date: 25-Apr-2017
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