Síntese de zeólita analcima de elevada pureza e cristalinidade a partir de pó de vidro e lama de anodização de alumínio pela abordagem estatística de Plackett Burman
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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Afonso Henriques Martins
Michelly dos Santos Oliveira
Hélio Cardoso Pereira
Michelly dos Santos Oliveira
Hélio Cardoso Pereira
Resumo
Diversas atividades industriais, inclusive a mineração, geram diariamente uma
crescente quantidade de efluentes que necessitam de tratamento para que possam ser descartados de forma adequada. A adsorção torna-se uma forma de remover contaminantes de efluentes, e as zeólitas possuem potencial para este tipo de aplicação. Pertencentes à família dos tectossilicatos, esses minerais podem ser sintetizados em laboratório, inclusive a partir de resíduos industriais, o que garante a otimização de suas propriedades. Dois resíduos que apresentam as características necessárias para a síntese são o pó de vidro (PV) e a lama de anodização de alumínio (LAA). Por demonstrarem dificuldades na reciclagem, sua utilização na síntese é uma alternativa para reduzir suas emissões. Neste trabalho foi desenvolvida uma extensa pesquisa, demonstrando as propriedades das zeólitas e sua eficiência na remoção de diversos tipos de efluentes. Também são levantadas lacunas que ainda necessitam de aprofundamento nos sistemas de adsorção analisados. Também foi objeto de estudo neste trabalho a síntese da zeólita analcima de elevada pureza e cristalinidade a partir de PV e LAA. O método estatístico de Plackett Burman foi utilizado para verificar as variáveis de maior relevância estatística no processo. Os resultados demonstram que
foi possível a obtenção de analcima pura, com cristalinidade de 75%. Imagens de
microscopia eletrônica de varredura revelam que a cristalização ocorreu de forma
incompleta, e que a otimização das variáveis de maior relevância estatística pode levar a síntese de analcima com cristalinidade ainda maior. Dessa forma, o presente estudo demonstra que a combinação de PV e LAA é uma alternativa na síntese de zeólita de elevado valor agregado, o que pode contribuir para a redução de emissão de resíduos sólidos, assim como gerar adsorventes eficazes e de baixo custo para o tratamento de efluentes.
Abstract
Several industrial activities, including mining, generate an increasing amount of effluents
daily that need treatment so that they can be properly disposed of. Adsorption becomes
a way to remove contaminants from effluents, and zeolites have the potential for this type
of application. Belonging to the tectosilicate family, these minerals can be synthesized in
the laboratory, including from industrial waste, which guarantees the optimization of their
properties. Two residues that have the necessary characteristics for the synthesis are
glass powder (PV) and aluminum anodizing mud (LAA). As they demonstrate difficulties
in recycling, their use in synthesis is an alternative to reduce their emissions. In this work,
an extensive research was developed, demonstrating the properties of zeolites and their
efficiency in the removal of different types of effluents are also highlighted. Gaps that still
need to be deepened in the adsorption systems analyzed. The synthesis of analcime
zeolite of high purity and crystallinity from PV and LAA was also an object of study in this
work. The statistical method of Plackett Burman was used to verify the variables of
greater statistical relevance in the process. The results demonstrate that it was possible
to obtain pure analcime, with a crystallinity of 75%. Scanning electron microscopy
images reveal that crystallization occurred incompletely and that the optimization of the
most statistically significant variables can lead to analcime synthesis with even higher
crystallinity. Thus, the present study demonstrates that the combination of PV and LAA
is an alternative in the synthesis of zeolite with high added value, which can contribute
to the reduction of solid waste emission, as well as generate effective and low-cost
adsorbents for the wastewater treatment.
Assunto
Engenharia de minas, Tecnologia mineral, Anodização, Resíduos industriais, Zeólitos
Palavras-chave
Analcima, Zeólita, Pó de vidro, Anodização de alumínio, Síntese, Tratamento de efluentes
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