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Consultar: Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica

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Ttulo [PT]: Dessoro de metais da alga marinha Sargassum filipendula
Autor(es): Araceli Aparecida Seolatto
Palavras-chave [PT]:

Metais. Dessoro. Alga marinha. Sargassum filipendula. Biossoro. Brasil.
rea de concentrao: Desenvolvimento de Processos
Titulao: Doutor em Engenharia Qumica
Banca:
Eneida Sala Cossich [Orientador] - UEM
Clia Regina Granhen Tavares [Orientador]
Antonio Carlos Augusto da Costa
Edson Antonio da Silva
Mrcia Teresinha Veit
Maria Anglica Simes Dornellas de Barros
Resumo:
Resumo: O objetivo principal deste trabalho foi realizar um estudo da dessoro dos metais nquel, zinco e cromo da biomassa Sargassum filipendula. Nos experimentos realizados em batelada, foram avaliadas quatro solues eluentes (HCl, H2SO4, CaCl2, MgSO4, os dois ltimos em pH 3) em grupos de design fatorial 4.23 sendo avaliados ainda o teor de on metlico, concentrao inicial do eluente e razo slidolquido. As duas respostas analisadas foram a quantidade dessorvida e a perda de massa do biossorvente durante o processo de dessoro. Nos ensaios de dessoro em coluna de leitofixo foram testados dois tipos de fluxos da soluo eluente, o primeiro que operou com a passagem direta e o segundo com a recirculao do eluente. Em seguida, para avaliar o efeito da dessoro em ciclos subseqentes de biossoro, efluentes sintticos compostos individualmente de nquel, zinco, cromo e da mistura binria (zinco e nquel) e ternria (nquel, zinco e cromo), foram submetidos a ciclos consecutivos de biossoro-dessoro em colunas de leito fixo, em sistema de recirculao do eluente. As curvas de ruptura foram analisadas pelo modelo de Bohart e Adams e as de dessoro foram ajustadas pelos modelos de Bohart e Adams, Tan e Liou, e modelos numricos que consideram a disperaso axial e difuso intrapartcula. Ao final foram realizados testes de biossoro-dessoro com efluentes reais de indstrias de galvanoplastia com o mesmo procedimento utilizado para os sintticos. Os resultados mostraram que o teor de on metlico, o tipo e concentrao do eluente e a razo slido lquido foram significativos na eficincia na dessoro e perda de massa em batelada. Alm disso, vrias interaes entre os fatores mostraram-se significantes. Concluiu-se que as melhores condies operacionais na dessoro de nquel e zinco foram obtidas para os eluentes H2SO4 e MgSO4, na maior concentrao testada, maior teor de metal e menor razo slido-liqudo. A eficincia na dessoro da biomassa mostrou-se superior a 95% em batelada e 97% em colunas de leito fixo. Ao final dos ciclos realizados, verificou-se que a alga Sargassum filipendula continuava apresentando valores elevados de biossoro dos metais nquel e zinco da soluo, embora a perda de massa nos primeiros ciclos de dessoro tenha apresentado valores elevados, que foi confirmada pelas anlises de carbono orgnico total, realizadas nos tanques dos eluentes, e de espectroscopia de infravermelho, na biomassa depois de utilizada. Na dessoro do cromo, foi possvel atingir uma capacidade mxima de dessoro em torno de 60%, Alm disso, os resultados das etapas posteriores de biossoro foram afetados e houve uma considervel reduo na eficincia. O mtodo de Bohart e Adams mostrou-se eficiente na modelagem dos dados experimentais de biossoro, enquanto que na dessoro, os melhores resultados foram obtidos com o modelo matemtico com soluo numrica. A dessoro dos metais da biomassa que foi submetida ao processo de biossoro com efluente real, composto por nquel e zinco, tambm apresentou-se eficiente e proporcionou a reutilizao da biomassa em 10 ciclos de biossoro-dessoro, removendo cerca de 7 vezes mais metal, que se a biomassa tivesse sido utilizada apenas uma vez. Utilizando o processo de dessoro, foi possvel utilizar uma menor quantidade de biomassa gerando menor quantidade de resduo, no caso deste vir a ser disposto em aterros industriais. Alm disso, o clculo dos custos com os materiais utilizados mostrou que a regenerao da biomassa a partir da dessoro dos metais nquel e zinco, pelo eluente H2SO4 0,1 M, foi menor que se a biomassa tivesse sido trocada em cada etapa de biossoro. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que a dessoro pode apresentar-se como uma alternativa eficiente na regenerao de biomassas utilizadas no tratamento de guas residurias contendo nquel e zinco. Neste caso, o processo de dessoro mostrou-se eficiente em todas as etapas realizadas, e foi possvel remover grandes quantidades de metal com uma quantidade menor de biossorvente. O processo de dessoro de nquel e zinco apresentou um baixo custo, alm de ter facilitado o processo de tratamento que dispensou trocas sucessivas da biomassa.

Abstract: The main objective of this work was to accomplish a desorption study of the nickel, zinc and chromium metals of the Sargassum filipendula biomass. Four eluents were used (HCl, H2SO4, CaCl2, MgSO4, the last two in pH 3) in batch system, with groups of factorial design 4.23. The charge of metallic ion, eluent initial concentration and solid-liquid ratio were analyzed. The two analyzed answers were the amount desorbed and the weight loss during the desorption process. Two desorption systems were tested in column, the first operated with the direct passage and the second with the eluent recirculation. Soon afterwards, to evaluate the desorption effects in subsequent biosorption cycles, synthetic efluents composed individually of nickel, zinc, chrome and of the binary mixture (zinc and nickel) and ternary (nickel, zinc and chrome) were submitted to consecutive biosorption-desorption cycles in fixed-bed columns in recirculation system. The rupture and desorption curves were adjusted by the Bohart and Adams and Tan and Liou models, solved analytically, and by a numeric method that consider the axial dispersion and diffusion intraparticle. Soon afterwards, biosorption-desorption tests were accomplished with real effluents of galvanoplasty industries with the same procedure used for the synthetic ones. The results showed that all the factors were significant in the answers analyzed: desorption efficiency and weight loss in batch. Besides, several interactions among the factors were shown significant. Analyzing the contribution of each factor, it was verified that the best operational conditions in the nickel and zinc desoprtion were obtained for the eluents H2SO4 and MgSO4, in the largest concentration, larger metal charge and smaller solid-liquid ratio tested. The biomass desorption efficiency was shown superior to 95% in batch and 97% in the fixed-bed columns, respectively.At the end of the tenth cycle, it was verified that Sargassum filipendula seaweed continued presenting high biosorption values of these metals in solution, although the weight loss in the first desorption cycle was presented high values, that it was confirmed by the analyses of total organic carbon, in the eluent tanks, and the infra-red spectroscopy, in the used biomass. For the chrome desorption, it was possible to reach a maximum capacity of dessoro around 60%, Besides, the results of the subsequent biosorption stages were affected and there was a considerable efficiency reduction. The method of Bohart and Adams was shown efficient to modeling the experimental biosorpion data, while in the desorption, the best results were obtained with the mathematical model of numeric solution. In the tests realized with real effluents, composed by nickel and zinc, it was verified that the desorption were also came efficient and it provided the biomass utilization in 10 biosorption-desorption cycles, removing about 7 times more metal, that if the biomass had just been used once. Using the desorption process it was possible to use a smaller biomass amount, generating smaller residue amount, in case to come to be disposed in industrial embankments. Besides, the costs calculation of the materials used, showed that the costs with biomass regeneration by metals desorptions, for the nickel and zinc, regenerating with H2SO4 0,1 M was smaller than if the biomass had been to be changed in each biosorption stage. With obtained results, it was conclude that desorption can come as an efficient alternative in the biomass regeneration, used in the wastewater treatments, containing nickel and zinc. The desorption process was shown efficient in all of the accomplished stages, and it was possible to remove great amounts of metal with a smaller biomass amount. The process of nickel and zinc desorption presented a low cost, besides having facilitated the treatment process that spared successive biomass changes.
Data da defesa: 1/12/2008
Cdigo: vtls000176346
Informaes adicionais:
Idioma: Portugus
Data de Publicao: 2008
Local de Publicao: Maring, PR
Orientador: Prof. Dr. Eneida Sala Cossich
Co-Orientador: Prof. Dr. Clia Regina Granhen Tavares
Instituio: Universidade Estadual de Maring . Departamento de Engenharia Qumica
Nvel: Tese (doutorado em Engenharia Qumica)/
UEM: Programa de Ps-graduao em Engenharia Qumica

Responsavel: beth
Categoria: Aplicao
Formato: Documento PDF
Arquivo: Microsoft Word - Tese Araceli.pdf
Tamanho: 6319 Kb (6471132 bytes)
Criado: 24-05-2010 17:32
Atualizado: 24-05-2010 17:39
Visitas: 1258
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