Remoção de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos de efluentes líquidos por adsorção em carvões ativados

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Alves, Lais de Souza
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química; BR; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
• Palavras-chave em Português: PAHs; adsorption; activated carbon; biomass; straw of sugar cane; HPAs; adsorção; carvão ativado; biomassa; palha de cana-de-açúcar; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11889

Os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HPAs) são uma classe de substâncias que possuem dois ou mais anéis aromáticos em suas moléculas. Os HPAs podem ser transportados por longas distâncias no ar e na água e alguns são capazes de interagir com o DNA para promover respostas mutagênicas e carcinogênicas. Devido à sua alta estabilidade e difícil degradação por microorganismos, é difícil remover HPAs utilizando apenas processos biológicos e métodos físico-químicos convencionais. Desta forma o carvão ativado é o sólido poroso mais utilizado para a remoção de HPAs em solução através do processo de adsorção. No presente trabalho foi estudada a remoção de HPAs modelo (naftaleno, fenantreno, fluoreno e fluoranteno) de soluções aquosas por adsorção em diferentes carvões ativados. Foram selecionados carvões ativados comerciais com diferentes características físico-químicas e como inovação para este campo de pesquisa utilizou-se um carvão ativado produzido a partir de biomassa residual (palha de cana). Para a modelagem da cinética de adsorção, três modelos cinéticos foram testados para ajustar os dados experimentais: pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e Weber e Morris. O equilíbrio de adsorção foi estudado a partir de experimentos voltados para a determinação das isotermas correspondentes, as quais permitiram comparar o desempenho dos carvões na remoção dos quatro HPAs em uma ampla faixa de concentração (10-300 mg L-1). Os dados de equilíbrio de adsorção foram apurados de acordo com as isotermas de Langmuir, Freundlich e por outros modelos pouco explorados na literatura, como Langmuir-Freundlich, Sips, Radke-Plausnitz, Tóth, Redlich-Peterson, Fritz-Schlunder I e Fritz-Schlunder II. O procedimento para estimação dos parâmetros empregou as isotermas em sua forma não linear original, evitando problemas associados à linearização. Para complementar a interpretação dos resultados, os carvões foram caracterizados por difratometria de raios X, fisissorção de N2, dessorção à temperatura programada de CO e CO2, titulação de Boehm, termogravimetria e microscopia eletrônica de varredura. Através da análise estatística PCA, realizada com os dados quantitativos obtidos na caracterização, constatou-se a presença de três diferentes grupos de carvões com diferenças significativas, e, por este motivo a modelagem cinética e de equilíbrio foi baseada somente nestes carvões, CASA-2, CAA-5 e CAP-7. Os dados cinéticos obtiveram um melhor ajuste pelo modelo de pseudo-segunda ordem e os modelos de isotermas de Langmuir e Sips ajustaram melhor os dados de equilíbrio para todos os HPAs estudados e para todos os carvões testados. Tanto a modelagem cinética quanto os dados de equilíbrio indicaram que a quantidade adsorvida dos HPAs segue a ordem naftaleno > fenantreno  fluoreno > fluoranteno para todos os carvões, apresentando uma dependência em relação ao tamanho molecular dos HPAs. Em relação ao desempenho dos carvões selecionados na PCA, a seguinte ordem dos valores de quantidade máxima adsorvida (Qm) foi encontrada: CAP-7 > CAA-5 > CASA-2