Remoção de sulfato de efluentes industriais integrando troca iônica e osmose inversa
Carregando...
Data
Autor(es)
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Viviane Santos Birchal
Eduardo Henrique Martins Nunes
Eduardo Henrique Martins Nunes
Resumo
O sulfato (SO42-) é um íon comum presente em corpos hídricos naturais em baixas concentrações. O aumento da carga de sulfatos pode causar danos diretos e indiretos ao meio em que se encontra. Nesse contexto, a indústria minerária se destaca como fonte do acréscimo da concentração desse ânion em corpos d’água devido à existência dessa substância nos efluentes de rotas de processamento de minerais. Atualmente a precipitação química, com adição de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) para formação de cálcio (CaSO4·2H2O), se destaca como o processo mais utilizado para tratamento desse resíduo. Entretanto esse método ainda é limitado, visto que não permite que concentrações abaixo de 1500 mg/l sejam atingidas. O imposto pela legislação brasileira é o descarte de um efluente contendo concentrações de sulfato abaixo de 250 mg/l. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo investigar rotas alternativas de remoção de sulfato de um efluente modelo de mineração, utilizando precipitação, processos de separação por membrana e troca iônica. Os ensaios de osmose inversa foram conduzidos utilizando a membrana comercial BW30 Filmtec e os de troca iônica utilizando resinas comerciais aniônica (Purolite A400) e catiônica (Purolite C100) em uma montagem experimental de laboratório. A precipitação de uma solução de sulfato de sódio usando CaCl2 e Al(OH)3 resultou em uma mistura de carbonato de cálcio e hidróxido de alumínio, com redução do teor de sulfato pelo efeito de diluição. A troca iônica revelou-se promissora, alcançando remoção de 46,6% de sulfato a partir da solução aquosa de sulfato de sódio. Experimentos com osmose inversa demonstraram resultados de permeados abaixo de 250 mg/l, com rejeição de 94% do sulfato da alimentação. Entretanto, problemas como redução do fluxo permeado em 52,4% foram observados quando testes foram realizados na solução modelo de mineração, contendo íons metálicos. A combinação de troca iônica e osmose inversa revelou que a presença de outros íons reduziu consideravelmente a remoção de sulfato, provavelmente devido ao aumento da concentração iônica total, e, consequentemente, da pressão osmótica da solução, de modo que o teor de sulfato foi reduzido de 1500 mg/l para 1053 mg/l, ou seja, 30%. Esses resultados ressaltam a importância da seleção cuidadosa do método e da consideração dos desafios operacionais ao tratar efluentes contendo sulfato.
Abstract
Sulfate (SO4
2-
) is a common ion present in natural water bodies in low concentrations. Increased
sulfate load can cause direct and indirect damage to the environment in which it is found. In
this context, the mining industry stands out as a source of increased concentration of this anion
in bodies of water due to the existence of this substance in effluents from mineral processing
routes. Currently, frequent chemistry, with the addition of calcium hydroxide (Ca(OH)2) to
form calcium sulfate (CaSO4·2H2O), stands out as the most used process to treat this
elimination. However, this method is still limited, as it does not allow concentrations below
1500 mg/l to be reached. The requirement under Brazilian legislation is the disposal of an
effluent containing sulfate concentrations below 250 mg/l. Therefore, the present work aimed
to investigate alternative routes for removing sulfate from an effluent mining model, using
instructions, membrane separation processes and ion exchange. The reverse osmosis tests were
extended using the commercial BW30 Filmtec membrane and the ion exchange tests using
commercial anionic (Purolite A400) and cationic (Purolite C100) resins in an experimental
laboratory setup. The section of a sodium sulfate solution using CaCl2 and Al(OH)3 was
reflected in a mixture of calcium carbonate and aluminum hydroxide, with the sulfate content
reduced by the dilution effect. Ion exchange proved promising, achieving 46.6% sulfate
removal from the wet sodium sulfate solution. Experiments with reverse osmosis demonstrated
permeate results below 250 mg/l, with the exclusion of 94% of sulfate from the feed. However,
problems of permeate flux reduction by 52.4% were observed when tests were carried out on
the mining solution, containing metal ions. The combination of ion exchange and reverse
osmosis revealed that the presence of other ions considerably impairs sulfate removal, probably
due to an increase in the total ionic concentration, and, consequently, in the osmotic pressure
of the solution, so that the sulfate content was reduced. from 1500 mg/l to 1053 mg/l, i.e. 30%.
These results highlight the importance of careful method selection and attention to operational
challenges when treating sulfate-containing wastewater.
Assunto
Metalurgia extrativa, Sulfato, Sustentabilidade, Troca iônica, Efluente - Qualidade, Minas e mineração, Água - Reutilização
Palavras-chave
Sulfato, Sustentabilidade, Troca iônica, Osmose inversa, Efluente de mineração, Água de reuso
Citação
Departamento
Endereço externo
Avaliação
Revisão
Suplementado Por
Referenciado Por
Licença Creative Commons
Exceto quando indicado de outra forma, a licença deste item é descrita como Acesso Aberto