Aplicação de ferro zero valente imobilizado em carvão ativado para o tratamento de água residuária com cromo hexavalente remanescente
| Ano de defesa: | 2018 |
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| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Pato Branco Brasil Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos UTFPR |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3344 |
Resumo: | The heavy metals are not biodegradable and tend to accumulate in living organisms and are also recognized to be toxic or carcinogenic. The use of particles of zero valent iron (ZVI) is reported as an alternative technique with high potential for in situ and ex situ remediation of matrices contaminated with this metal, mainly due to its large active surface area and significant adsorption capacity, to consolidate into a simple and efficient method of treatment. In this study, iron zero-valent (ZVI) particles were synthesized by the chemical reduction method using hydrated ferrous sulfate hepta (FeSO4.7H2O) and sodium borohydride (NaBH4) with subsequent aggregation to activated carbon powder (PAC) particles, forming the adsorbent PAC-ZVI, which was characterized by the techniques of XRD, SEM, FTIR and PCZ, which revealed the integration of the catalyst to the PAC matrix. Afterwards, the effect of pH on the Cr (VI) removal was evaluated and a kinetic adsorption study was performed. An optimized removal condition was observed at pH 3 in 60 minutes interval with 71% chromium removal. Subsequently, developed kinetic studies revealed that the adsorption kinetics was better adapted to a pseudo second order model, the isotherms were better represented by the Freundlich model and the thermodynamic results demonstrated that the adsorption reaction occurred through a spontaneous process, with interaction endotherm between Cr (VI) and PAC-ZVI with increased randomness of the system, through a physical process of adsorption. Finally the PAC-FVZ adsorbent was applied in the remediation of waste water from the electroplating industry with hexavalent chromium, presenting at pH 3 and 15 minutes interval, 74% Cr (VI) removal. It was also observed that with increasing PAC-FVZ adsorbent concentration the Cr (VI) removal efficiency also increased. |
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Aplicação de ferro zero valente imobilizado em carvão ativado para o tratamento de água residuária com cromo hexavalente remanescenteApplication of zero valent iron immobilized on activated carbon for the treatment of residual water with remaining hexavalent chromiumMetais pesadosAdsorçãoCarvão - TestesÁguas residuais - PurificaçãoHeavy metalsAdsorptionCoal - TestingSewage - PurificationCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAEngenharia QuímicaThe heavy metals are not biodegradable and tend to accumulate in living organisms and are also recognized to be toxic or carcinogenic. The use of particles of zero valent iron (ZVI) is reported as an alternative technique with high potential for in situ and ex situ remediation of matrices contaminated with this metal, mainly due to its large active surface area and significant adsorption capacity, to consolidate into a simple and efficient method of treatment. In this study, iron zero-valent (ZVI) particles were synthesized by the chemical reduction method using hydrated ferrous sulfate hepta (FeSO4.7H2O) and sodium borohydride (NaBH4) with subsequent aggregation to activated carbon powder (PAC) particles, forming the adsorbent PAC-ZVI, which was characterized by the techniques of XRD, SEM, FTIR and PCZ, which revealed the integration of the catalyst to the PAC matrix. Afterwards, the effect of pH on the Cr (VI) removal was evaluated and a kinetic adsorption study was performed. An optimized removal condition was observed at pH 3 in 60 minutes interval with 71% chromium removal. Subsequently, developed kinetic studies revealed that the adsorption kinetics was better adapted to a pseudo second order model, the isotherms were better represented by the Freundlich model and the thermodynamic results demonstrated that the adsorption reaction occurred through a spontaneous process, with interaction endotherm between Cr (VI) and PAC-ZVI with increased randomness of the system, through a physical process of adsorption. Finally the PAC-FVZ adsorbent was applied in the remediation of waste water from the electroplating industry with hexavalent chromium, presenting at pH 3 and 15 minutes interval, 74% Cr (VI) removal. It was also observed that with increasing PAC-FVZ adsorbent concentration the Cr (VI) removal efficiency also increased.Os metais pesados não são biodegradáveis e tendem a se acumular em organismos vivos, sendo também reconhecidos por serem tóxicos ou cancerígenos. A utilização de partículas de ferro zero valente (FVZ) é relatada como uma técnica alternativa e de elevado potencial para remediação in situ e ex situ de matrizes contaminadas com este metal, principalmente devido à sua elevada área superficial ativa e significativa capacidade de adsorção, podendo se consolidar em um método simples e eficiente de tratamento. Neste estudo foram sintetizadas partículas de Ferro Valencia Zero (FVZ) pelo método de redução química utilizando o sulfato ferroso hepta hidratado (FeSO4.7H2O) e Borohidreto de Sódio (NaBH4) com posterior agregação a partículas de carvão ativado em pó (PAC), formando o adsorvente PAC-FVZ, o qual foi caracterizado pelas técnicas de DRX, MEV, FTIR e PCZ, as quais revelaram a integração do catalisador à matriz de PAC. Posteriormente, foi avaliado o efeito do pH sobre a remoção do Cr (VI) e realizado estudo cinético da adsorção, tendo sido observado que uma condição de remoção otimizada ocorreu em pH 3 e em intervalo de 60 minutos com 71% de remoção de cromo. Posteriormente, estudos cinéticos realizados mostraram que a cinética de adsorção se adaptou melhor a um modelo de pseudo segunda ordem, as isotermas foram melhor representadas pelo modelo de Freundlich e os resultados termodinâmicos demonstraram que a reação de adsorção ocorreu através de um processo espontâneo, com interação endotérmica entre o Cr (VI) e o PAC-FVZ com aumento na aleatoriedade do sistema, através de um processo físico de adsorção. Finalmente foi aplicado o adsorvente PAC-FVZ na remediação de águas residuárias da indústria de galvanoplastia com cromo hexavalente, apresentando em pH 3 e intervalo de 15 minutos, 74% de remoção de Cr (VI). Adicionalmente foi observado que com o aumento da concentração do adsorvente PAC-FVZ a eficiência de remoção do Cr (VI) também se elevou.Universidade Tecnológica Federal do ParanáPato BrancoBrasilPrograma de Pós-Graduação em Tecnologia de Processos Químicos e BioquímicosUTFPRRodrigues, Marcio Barretohttp://lattes.cnpq.br/8746211266449774Rocha, Raquel Dalla Costa dahttp://lattes.cnpq.br/9012885881353708Rodrigues, Marcio BarretoBrackmann, RodrigoAppelt, PatríciaAraújo, Gracieli Xavier de2018-08-16T15:58:41Z2018-08-16T15:58:41Z2018-06-25info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfARAÚJO, Gracieli Xavier de Araújo. Aplicação de ferro zero valente imobilizado em carvão ativado para o tratamento de água residuária com cromo hexavalente remanescente. 2018. 97 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2018.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3344porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2018-08-16T15:58:41Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/3344Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2018-08-16T15:58:41Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false |
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The heavy metals are not biodegradable and tend to accumulate in living organisms and are also recognized to be toxic or carcinogenic. The use of particles of zero valent iron (ZVI) is reported as an alternative technique with high potential for in situ and ex situ remediation of matrices contaminated with this metal, mainly due to its large active surface area and significant adsorption capacity, to consolidate into a simple and efficient method of treatment. In this study, iron zero-valent (ZVI) particles were synthesized by the chemical reduction method using hydrated ferrous sulfate hepta (FeSO4.7H2O) and sodium borohydride (NaBH4) with subsequent aggregation to activated carbon powder (PAC) particles, forming the adsorbent PAC-ZVI, which was characterized by the techniques of XRD, SEM, FTIR and PCZ, which revealed the integration of the catalyst to the PAC matrix. Afterwards, the effect of pH on the Cr (VI) removal was evaluated and a kinetic adsorption study was performed. An optimized removal condition was observed at pH 3 in 60 minutes interval with 71% chromium removal. Subsequently, developed kinetic studies revealed that the adsorption kinetics was better adapted to a pseudo second order model, the isotherms were better represented by the Freundlich model and the thermodynamic results demonstrated that the adsorption reaction occurred through a spontaneous process, with interaction endotherm between Cr (VI) and PAC-ZVI with increased randomness of the system, through a physical process of adsorption. Finally the PAC-FVZ adsorbent was applied in the remediation of waste water from the electroplating industry with hexavalent chromium, presenting at pH 3 and 15 minutes interval, 74% Cr (VI) removal. It was also observed that with increasing PAC-FVZ adsorbent concentration the Cr (VI) removal efficiency also increased. |
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