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Consultar: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química

Título [PT]: Estudo da troca iônica multicomponente pela zeólita NaY em colunas de leito fixo
Autor(es): Indianara Conceição Ostroski
Palavras-chave [PT]:

Metais pesados. Mecanismo de retenção. Leito Fixo. Troca iônica. Zeólitas. Zeólita NaY. Lei da Ação das Massas (Modelo matemático). Isotermas de Adsorção (Modelo matemático). Teoria da termodinâmica clássica. Modelo RAST Modelo VSM. Brasil.

Maria Angélica Simões Dornellas de Barros [Orientador] - UEM Pedro Augusto Arroyo [Orientador] - UEM Edson Antonio da Silva [Co-orientador] - UNIOESTE Lucienne Lobato Romanielo - UFU - Uberlândia Adley Forti Rubira - UEM Vladimir Ferreira Cabral - UEM Edmilson Cesar Bortoletto - UEM

Resumo: Esta tese teve por objetivo estudar o equilíbrio de troca iônica dos íons Fe²+, Zn²+e Na+ empregando-se a zeólita Y como trocador em colunas de leito fixo. O trabalho visou ao estudo da troca monocomponente, bicomponente e preditiva. Neste contexto, diferentes modelos matemáticos foram avaliados para descrever o equilíbrio: a lei da ação das massas, as isotermas de adsorção multicomponentes e os modelos da termodinâmica clássica: IAST ("Ideal Adsorbed Solution Theory"), RAST ("Real Adsorbed Solution Theory") e Modelo de Solução de Vazios (VSM). Os ensaios dinâmicos foram realizados em coluna de leito fixo de fluxo ascendente, a 30oC e diâmetro médio de partícula de 0,18 mm, na vazão de 8 mL/mim. Para os sistemas bicomponentes (Fe-Na, Zn-Na, Fe-Zn), as curvas de ruptura foram obtidas em diferentes concentrações totais de alimentação: 1, 2 e 3 meq/L. No processo de troca para o sistema ternário (Fe-Zn-Na), as curvas de ruptura foram obtidas na concentração total de alimentação de 3 meq/L. No tratamento dos dados experimentais do sistema binário, a lei da ação das massas ideal, a lei da ação das massas não ideal e as isotermas de adsorção representaram satisfatoriamente os dados de equilíbrio. No entanto a lei da ação das massas não ideal, que exige o cálculo do coeficiente de atividade na fase líquida e sólida, foi o modelo que melhor ajustou os dados de equilíbrio binários, em que, considerando a constante de equilíbrio obtida pelo modelo, a seguinte seqüência de seletividade da zeólita Y foi verificada: Zn²+ > Fe²+ > Na+. O equilíbrio de troca iônica do sistema ternário foi representado pela lei da ação das massas não ideal e pela isoterma de Langmuir com inibição. A lei da ação das massas não ideal foi capaz de predizer razoavelmente o comportamento do equilíbrio no sistema ternário a partir de parâmetros obtidos para o sistema binário. Já a isoterma de Langmuir com inibição não foi capaz de predizer satisfatoriamente os dados de equilíbrio do sistema ternário. Tal fato se deve ao ajuste insatisfatório deste modelo aos dados de equilíbrio monocomponente de Zn ²+ e Na+. Abstract: This thesis aimed to study the uptake mechanism of Fe²+ , Zn²+ and Na+ in zeolite Y as exchanger in fixed bed columns considering dynamic conditions. Monocomponent, bicomponent and predictive systems were investigated. In this context, different mathematical models were evaluated to describe the equilibrium: the mass action law, the multicomponent adsorption isotherms and the classical thermodynamics models (IAST - Ideal Adsorbed Solution Theory, RAST - Real Adsorbed Solution Theory and VSM - Vacancy Solution Model). The dynamic runs were carried out in fixed bed columns operated up flow at 30oC, ith diameter particle of 0.18 mm and flow rate of 8 mL/min. For Fe-Na, Zn-Na and Fe-Zn binary systems, the breakthrough curves were obtained at total feed concentrations of 1, 2 and 3 meq/L. The breakthrough curves for the ternary system Fe-Zn-Na obtained in total feed concentration of 3 meq/L. It was seen that the ideal mass action law, the non-ideal mass action law the adsorption models fit successfully the equilibrium data. However, the non-ideal mass action law, which requires the calculation the activity coefficient in the liquid and solid phases, was the model that best adjusted the data of binary equilibrium. Considering the equilibrium constant obtained by such model, the following sequence of selectivity of zeolite Y was observed: Zn²+ > Fe²+ > Na+. The non-ideal mass action law and the inhibition Langmuir isotherm model represented the ion exchange equilibrium of ternary system. The non-ideal mass action law was able to reasonably predict the behavior of the equilibrium in ternary system based on parameters obtained for the binary system. On the other hand, the inhibition Langmuir isotherm model has not been able to satisfactorily predict the equilibrium data of ternary system. It is a consequence of the poor adjustment of such model to the single equilibrium data for Zn²+ and Na+.

Idioma: Português Data de Publicação: 2009 Local de Publicação: Maringá, PR Orientador: Prof.ª Dr.ª Maria Angélica Simões Dornellas de Barros ; Prof. Dr. Pedro Augusto Arroyo Co-Orientador: Prof. Dr. Edson Antonio da Silva Instituição: Universidade Estadual de Maringá . Departamento de Engenharia Química Nível: Tese (doutorado em Engenharia Química)/ UEM: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química

Responsavel: beth
Categoria: Aplicação
Formato: Documento PDF
Arquivo: Tese_Versao_Final_Indianara_I.pdf
Tamanho: 1689 Kb (1729499 bytes)
Criado: 21-07-2010 11:31
Atualizado: 21-07-2010 11:40
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