Remoção de Fe em água empregando fluxo contínuo e adsorção em cerâmica porosa assistida por aplicação indireta de ultrassom

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Cararo, Emerson Canzian
Orientador(a): Vicente, Maristela de Araujo lattes
Banca de defesa: Athayde, Geisamanda Pedrini Brandao lattes, Flores, Erico Marlon de Moraes lattes
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Espírito Santo
Mestrado em Energia
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Energia
Departamento: Centro Universitário Norte do Espírito Santo
País: BR
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://repositorio.ufes.br/handle/10/15016
Resumo: The objective of this work was to develop a prototype for removal of Fe in water using continuous flow and adsorption in porous ceramics and assisted by indirect application of ultrasound. A bench prototype was developed using porous ceramics, continuous flow under pressure and indirect application of ultrasound. A design of experiments (DOE) was developed to optimize the working conditions of the prototype. Equilibrium isotherm models were evaluated for Temkin and Dubinin-Radushkevich (D-R) models. The results of the optimization of the methodology indicated that the best condition was: flow rate of 30 mL.min-1, mass of adsorbent equal to 140 g, temperature of 40 ºC and initial concentration of the solution of 6 mg.L-1 of Fe. equilibrium kinetics for the DR model indicated the apparent adsorption energy value equal to 0.29 kJ.mol-1, thus demonstrating physical adsorption as the main mechanism. Temkin's modeling also described the adsorptive process satisfactorily, indicating the formation of multiple adsorption layers. Comparing the efficiency of the system, the ultrasound test (US) proved to be 19% (m.v-1) more effective than in a test without ultrasound. The calorimetric evaluation of the energy released in the P-IV prototype was 73 W.dm-3 in 60 seconds of US application. The optimized system showed an efficiency of Fe removal of 96% (m.v-1) in a solution of 6 mg.L-1 of ferrous sulfate. The system was evaluated using groundwater and obtained 39% (m.v-1) and 8% (m.v-1) of total Fe removal with and without US application, respectively. It was concluded that the methodology developed, on a laboratory scale, intensified the process of adsorption of inorganic Fe in ceramics.
id UFES_5ae638043cd1debcc1389a95ea593600
oai_identifier_str oai:repositorio.ufes.br:10/15016
network_acronym_str UFES
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
repository_id_str
spelling Vicente, Maristela de Araujohttps://orcid.org/0000000225752386http://lattes.cnpq.br/1832685910267156Cararo, Emerson Canzianhttps://orcid.org/0000-0002-3147-6621http://lattes.cnpq.br/2780873719307660Athayde, Geisamanda Pedrini Brandaohttps://orcid.org/0000-0002-4315-0653http://lattes.cnpq.br/8037324704189596Flores, Erico Marlon de Moraeshttps://orcid.org/0000-0001-9785-2477http://lattes.cnpq.br/71676290555792122024-05-30T00:49:50Z2024-05-30T00:49:50Z2020-04-03The objective of this work was to develop a prototype for removal of Fe in water using continuous flow and adsorption in porous ceramics and assisted by indirect application of ultrasound. A bench prototype was developed using porous ceramics, continuous flow under pressure and indirect application of ultrasound. A design of experiments (DOE) was developed to optimize the working conditions of the prototype. Equilibrium isotherm models were evaluated for Temkin and Dubinin-Radushkevich (D-R) models. The results of the optimization of the methodology indicated that the best condition was: flow rate of 30 mL.min-1, mass of adsorbent equal to 140 g, temperature of 40 ºC and initial concentration of the solution of 6 mg.L-1 of Fe. equilibrium kinetics for the DR model indicated the apparent adsorption energy value equal to 0.29 kJ.mol-1, thus demonstrating physical adsorption as the main mechanism. Temkin's modeling also described the adsorptive process satisfactorily, indicating the formation of multiple adsorption layers. Comparing the efficiency of the system, the ultrasound test (US) proved to be 19% (m.v-1) more effective than in a test without ultrasound. The calorimetric evaluation of the energy released in the P-IV prototype was 73 W.dm-3 in 60 seconds of US application. The optimized system showed an efficiency of Fe removal of 96% (m.v-1) in a solution of 6 mg.L-1 of ferrous sulfate. The system was evaluated using groundwater and obtained 39% (m.v-1) and 8% (m.v-1) of total Fe removal with and without US application, respectively. It was concluded that the methodology developed, on a laboratory scale, intensified the process of adsorption of inorganic Fe in ceramics.O objetivo deste trabalho foi desenvolver um protótipo para remoção de Fe em água empregando fluxo contínuo e adsorção em cerâmica porosa e assistida por aplicação indireta de ultrassom. Um protótipo de bancada foi desenvolvido empregando cerâmica porosa, fluxo contínuo sob pressão e aplicação indireta de ultrassom. Um planejamento de composto central rotacional (DCCR) foi elaborado para otimizar as condições de trabalho do protótipo. Foi realizada a avaliação dos modelos de isotermas de equilíbrio, para modelos Temkin e Dubinin-Radushkevich (D-R). Os resultados da otimização da metodologia indicaram que a melhor condição foi: vazão de 30 mL.min-1, massa de adsorvente igual a 140 g, temperatura de 40 °C e concentração inicial da solução de 6 mg.L-1 de Fe. A cinética de equilíbrio para o modelo de D-R indicou o valor da energia aparente de adsorção igual a 0,29 kJ.mol-1, demonstrando assim uma adsorção física como principal mecanismo. A modelagem de Temkin também descreveu de maneira satisfatória o processo adsortivo, indicando a formação de múltiplas camadas de adsorção. Comparando a eficiência do sistema, o teste com ultrassom (US) mostrou-se 19% (m.v-1) mais efetivo do que em teste sem ultrassom. A avaliação calorimétrica da energia liberada no protótipo P-IV foi de 73 W.dm-3 em 60 segundos de aplicação de US. O sistema otimizado apresentou uma eficiência de remoção de Fe de 96% (m.v-1) em uma solução de 6 mg.L-1 de sulfato ferroso. O sistema foi avaliado usando uma água de poço artesiano e obteve 39% (m.v-1) e 8% (m.v-1) de remoção de Fe total com e sem aplicação de US, respectivamente. Concluiu-se que a metodologia desenvolvida, em escala laboratorial, intensificou o processo de adsorção de Fe inorgânico na cerâmica.Fundação de Amparo à Pesquisa do Espírito Santo (FAPES)Texthttp://repositorio.ufes.br/handle/10/15016porUniversidade Federal do Espírito SantoMestrado em EnergiaPrograma de Pós-Graduação em EnergiaUFESBRCentro Universitário Norte do Espírito Santosubject.br-rjbnEngenharia/Tecnologia/GestãoPoço artesianoRemoção de FeAdsorçãoRemoção de Fe em água empregando fluxo contínuo e adsorção em cerâmica porosa assistida por aplicação indireta de ultrassominfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFESORIGINALDissertação_Mestrado_Emerson_Canzian_Cararo_Versão Final_Suprimida_Patente_Com Folha de aprovação.pdfapplication/pdf1234006http://repositorio.ufes.br/bitstreams/5b22f1a7-b270-408c-86ef-aac93558abb9/downloadc3402cc8cf6aeb836bd697f9216929fdMD5110/150162025-10-06 18:08:11.053oai:repositorio.ufes.br:10/15016http://repositorio.ufes.brRepositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestriufes@ufes.bropendoar:21082025-10-06T18:08:11Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
dc.title.none.fl_str_mv Remoção de Fe em água empregando fluxo contínuo e adsorção em cerâmica porosa assistida por aplicação indireta de ultrassom
title Remoção de Fe em água empregando fluxo contínuo e adsorção em cerâmica porosa assistida por aplicação indireta de ultrassom
spellingShingle Remoção de Fe em água empregando fluxo contínuo e adsorção em cerâmica porosa assistida por aplicação indireta de ultrassom
Cararo, Emerson Canzian
Engenharia/Tecnologia/Gestão
Poço artesiano
Remoção de Fe
Adsorção
subject.br-rjbn
title_short Remoção de Fe em água empregando fluxo contínuo e adsorção em cerâmica porosa assistida por aplicação indireta de ultrassom
title_full Remoção de Fe em água empregando fluxo contínuo e adsorção em cerâmica porosa assistida por aplicação indireta de ultrassom
title_fullStr Remoção de Fe em água empregando fluxo contínuo e adsorção em cerâmica porosa assistida por aplicação indireta de ultrassom
title_full_unstemmed Remoção de Fe em água empregando fluxo contínuo e adsorção em cerâmica porosa assistida por aplicação indireta de ultrassom
title_sort Remoção de Fe em água empregando fluxo contínuo e adsorção em cerâmica porosa assistida por aplicação indireta de ultrassom
author Cararo, Emerson Canzian
author_facet Cararo, Emerson Canzian
author_role author
dc.contributor.authorID.none.fl_str_mv https://orcid.org/0000-0002-3147-6621
dc.contributor.authorLattes.none.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/2780873719307660
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Vicente, Maristela de Araujo
dc.contributor.advisor1ID.fl_str_mv https://orcid.org/0000000225752386
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1832685910267156
dc.contributor.author.fl_str_mv Cararo, Emerson Canzian
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Athayde, Geisamanda Pedrini Brandao
dc.contributor.referee1ID.fl_str_mv https://orcid.org/0000-0002-4315-0653
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/8037324704189596
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Flores, Erico Marlon de Moraes
dc.contributor.referee2ID.fl_str_mv https://orcid.org/0000-0001-9785-2477
dc.contributor.referee2Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/7167629055579212
contributor_str_mv Vicente, Maristela de Araujo
Athayde, Geisamanda Pedrini Brandao
Flores, Erico Marlon de Moraes
dc.subject.cnpq.fl_str_mv Engenharia/Tecnologia/Gestão
topic Engenharia/Tecnologia/Gestão
Poço artesiano
Remoção de Fe
Adsorção
subject.br-rjbn
dc.subject.por.fl_str_mv Poço artesiano
Remoção de Fe
Adsorção
dc.subject.br-rjbn.none.fl_str_mv subject.br-rjbn
description The objective of this work was to develop a prototype for removal of Fe in water using continuous flow and adsorption in porous ceramics and assisted by indirect application of ultrasound. A bench prototype was developed using porous ceramics, continuous flow under pressure and indirect application of ultrasound. A design of experiments (DOE) was developed to optimize the working conditions of the prototype. Equilibrium isotherm models were evaluated for Temkin and Dubinin-Radushkevich (D-R) models. The results of the optimization of the methodology indicated that the best condition was: flow rate of 30 mL.min-1, mass of adsorbent equal to 140 g, temperature of 40 ºC and initial concentration of the solution of 6 mg.L-1 of Fe. equilibrium kinetics for the DR model indicated the apparent adsorption energy value equal to 0.29 kJ.mol-1, thus demonstrating physical adsorption as the main mechanism. Temkin's modeling also described the adsorptive process satisfactorily, indicating the formation of multiple adsorption layers. Comparing the efficiency of the system, the ultrasound test (US) proved to be 19% (m.v-1) more effective than in a test without ultrasound. The calorimetric evaluation of the energy released in the P-IV prototype was 73 W.dm-3 in 60 seconds of US application. The optimized system showed an efficiency of Fe removal of 96% (m.v-1) in a solution of 6 mg.L-1 of ferrous sulfate. The system was evaluated using groundwater and obtained 39% (m.v-1) and 8% (m.v-1) of total Fe removal with and without US application, respectively. It was concluded that the methodology developed, on a laboratory scale, intensified the process of adsorption of inorganic Fe in ceramics.
publishDate 2020
dc.date.issued.fl_str_mv 2020-04-03
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2024-05-30T00:49:50Z
dc.date.available.fl_str_mv 2024-05-30T00:49:50Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.ufes.br/handle/10/15016
url http://repositorio.ufes.br/handle/10/15016
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv Text
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Espírito Santo
Mestrado em Energia
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Energia
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFES
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Centro Universitário Norte do Espírito Santo
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Espírito Santo
Mestrado em Energia
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
instacron:UFES
instname_str Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
instacron_str UFES
institution UFES
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
collection Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
bitstream.url.fl_str_mv http://repositorio.ufes.br/bitstreams/5b22f1a7-b270-408c-86ef-aac93558abb9/download
bitstream.checksum.fl_str_mv c3402cc8cf6aeb836bd697f9216929fd
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
repository.mail.fl_str_mv riufes@ufes.br
_version_ 1856037480775548928