Quitosana para tratamento de incrustações de petróleo após extração de Ra-226 e Ra-228

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: SOBREIRA, Thamy Gomes Pacheco
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
UFPE
Brasil
Programa de Pos Graduacao em Tecnologias Energeticas e Nuclear
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Engenharia nuclear
TENORM
Resíduos radioativos
Tratamento químico
Radionuclídeos naturais
Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/40017
Resumo: MENEZES, Frederico Duarte de, também é conhecido(a) em citações bibliográficas por: DE MENEZES, Frederico Duarte
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spelling Quitosana para tratamento de incrustações de petróleo após extração de Ra-226 e Ra-228Engenharia nuclearTENORMResíduos radioativosTratamento químicoRadionuclídeos naturaisMENEZES, Frederico Duarte de, também é conhecido(a) em citações bibliográficas por: DE MENEZES, Frederico DuarteNa indústria de petróleo, incrustações são formadas no interior dos equipamentos de processos desde a extração à produção. Nesses resíduos estão contidos radionuclídeos como Ra-226 e Ra-228 que co-precipitam com os sulfatos e carbonatos que formam as incrustações. Devido à elevada concentração de radionuclídeos, esses materiais são classificados como TENORM. Além disso, esses materiais radioativos podem conter elementos químicos tóxicos. Dessa forma, existe a necessidade de tratamentos devido à presença desses radionuclídeos, em que o uso de ácidos orgânicos e biomateriais como a quitosana se destacam como alternativas verdes. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo aplicar a quitosana cristalina e esferas de quitosana como adsorvente de Ra-226 e Ra-228 presentes em incrustações de tubulações de petróleo após tratamento químico por ácidos. Para isso, foi realizada a caracterização química e radiométrica das incrustações, seguida pela avaliação do tratamento químico com ácidos para estudo de maior eficiência na solubilização de Ra, com ácido acético estudado como alternativa verde. Carbono orgânico foi indiretamente quantificado para estudar a viabilidade da digestão ácida das incrustações em forno digestor. Após a definição do melhor método de tratamento químico, foi realizada extração de Ra em forno micro-ondas. Concomitante, foram preparadas esferas de quitosana reticuladas com PVA e glutaraldeído para os ensaios de adsorção. As secagens das esferas foram em estufa de circulação forçada de ar (60 oC) – Esferas “A” e a liofilização – Esferas “B”. As características estruturais da quitosana e esferas de quitosana após secagem foram avaliadas por DRX e FTIR. Após a neutralização do pH, as soluções das amostras de incrustações foram agitadas com a quitosana e as esferas A por 4 horas. Ambos os filtros resultantes dos tratamentos químicos, a quitosana e as esferas submetidas ao ensaio de adsorção foram analisados por EGAR. As incrustações apresentaram concentrações de Cu, Sr e V com 295, 41.200 e 5.400 mg kg-1 , respectivamente, e radionuclídeos, cujas respectivas concentrações de atividade médias para Ra-226 e Ra-228 foram 35 kBq kg-1 e 9 kBq kg-1 , além de Ca, Pb, Fe, Mg, Mn, Ni, Si e Ti. O ácido clorídrico foi considerado o mais indicado para extrair os isótopos de rádio das incrustações. Por outro lado, o ácido acético pode ser utilizado como alternativa verde. De acordo com análise por DRX, a fase cristalina da quitosana e das esferas A e B foram 13,11%, 3,49% e 15,01%, respectivamente, enquanto os respectivos tamanhos de cristal foram 21,27; 11,15 e 6,03 nm. Os espectros IR indicaram semelhanças na estrutura química para as esferas A e B e a quitosana cristalina; contudo, foram identificados agrupamentos bem definidos pelo método de preparação das esferas e de secagem a partir da Análise por Componentes Principais (PCA). As taxas de contagens da quitosana e das esferas A, antes e após o ensaio de adsorção, apresentaram diferenças significativas em nível de 95% de confiança, em que as maiores contagens foram observadas para Ra-226 e Ra-228 nas esferas. Portanto, as esferas de quitosana mostraram melhor desempenho na retenção dos radionuclídeos Ra-226 e Ra-228 das incrustações.CAPESIn the petroleum industry, scales are formed within the equipment of process from extraction to the production. These residues contain radionuclides such as Ra-226 and Ra-228 that co-precipitate with the sulfates and carbonates that form the incrustations. Due to the high concentration of radionuclides, these materials are classified as TENORM. Besides, these radioactive materials can contain some toxic chemical elements. Thus, there is a need for treatments due to the presence of these radionuclides, in which the use of organic acids and biomaterials such as chitosan stand out as green alternatives. Considering this, the present work aimed at the application of crystalline chitosan and spherical chitosan as adsorbent of Ra-226 and Ra-228 from petroleum scales after chemical treatment by acids. For this, the chemical and radiometric characterization of the incrustations was performed, followed by the evaluation of the chemical treatment with acids for a study of greater efficiency in the solubilization of Ra, with acetic acid studied as a green alternative. Organic carbon was indirectly quantified to study the feasibility of acid digestion of incrustations in a digester oven. After the definition of the best chemical treatment method, Ra was extracted in a microwave oven. Chitosan spheres were prepared through reticulation by PVA and glutaraldehyde for using in the adsorption assays. The spheres were dried in an oven with forced air circulation (60 oC) - spheres "A" and lyophilization - spheres "B". The structural characteristics of chitosan and the chitosan spheres after drying were evaluated XRD and FTIR. After pH neutralization, sample solutions of scales were shaken with chitosan and spheres A by 4 hours. Both the resulting filters from chemical treatment and the chitosan and spheres A submitted to the adsorption assays were analyzed by EGAR. The incrustations presented concentrations of Cu, Sr, and V with 295, 41200 and 5400 mg kg-1, respectively, and radionuclides, whose respective average activity concentrations for Ra-226 and Ra-228 were 35 kBq kg-1 and 9 kBq kg-1. In addition to Ca, Pb, Fe, Mg, Mn, Ni, Si and Ti. The hydrochloric acid was considered the most indicated for extracting the radium isotopes from the scales. Otherwise, the acetic acid can be used as green alternative. According to the XRD analysis, the crystalline phase of chitosan and the spheres A and B were 13.11%, 3.49% and 15.01%, respectively, while the respective grain sizes were 21.27; 11.15, and 6.03 nm. The IR spectra indicated similar chemical structures for spheres A and B, as well the crystalline chitosan; however, well-defined clusters were identified considering the sphere preparation method and the drying by means of Principal Component Analysis (PCA). The counting rates of chitosan and of the spheres A, before and after the adsorption assays, showed significant differences at the 95% confidence level, in which the higher counts were observed for Ra-226 and Ra-228 in the spheres. Therefore, the chitosan spheres showed the best performance for retaining the radionuclides Ra-226 and Ra-228 from scales.Universidade Federal de PernambucoUFPEBrasilPrograma de Pos Graduacao em Tecnologias Energeticas e NuclearAQUINO, Kátia Aparecida da SilvaMENEZES, Frederico Duarte dehttp://lattes.cnpq.br/5773131102026507http://lattes.cnpq.br/2139448380426938http://lattes.cnpq.br/4005471052834081SOBREIRA, Thamy Gomes Pacheco2021-04-28T23:40:16Z2021-04-28T23:40:16Z2020-02-10info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSOBREIRA, Thamy Gomes Pacheco. Quitosana para tratamento de incrustações de petróleo após extração de Ra-226 e Ra-228. 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Energéticas e Nucleares)- Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2020.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/40017porAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPE2021-04-29T05:16:03Zoai:repositorio.ufpe.br:123456789/40017Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpe.br/oai/requestattena@ufpe.bropendoar:22212021-04-29T05:16:03Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)false
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