dc.creator | Grassi, Patrícia | |
dc.date.accessioned | 2023-02-17T15:32:12Z | |
dc.date.available | 2023-02-17T15:32:12Z | |
dc.date.issued | 2023-01-31 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/27850 | |
dc.description.abstract | The management of Water Treatment Plant (WTP) sludge and coal fly ash waste is one of the
biggest problems faced by many sanitation and thermoelectric companies, with landfill being the
main destination of these materials. In parallel, textile effluents are potential polluters of water
resources, so the removal of these contaminants from wastewater is extremely important. This work
evaluated the utilization of WTP sludge and thermoelectric coal fly ash (raw materials, calcined
and modified by alkaline fusion) as photo-Fenton catalysts and adsorbents in the removal of dyes
present in industrial effluents. In the photo-Fenton reaction, WTP sludge calcined at 600°C and
coal fly ash was used for degradation of amaranth red dye and procion red, respectively. In the
adsorption, the WTP sludge calcined at 600 ºC was also used in the removal of red dye 97 and the
coal fly ash after alkaline fusion in the adsorption of crystal violet dye. Both materials presented in
their chemical composition high contents of silicon oxides (45.10 and 65.50%), aluminum (36.65
and 23.94%) and iron (12.65 and 4.10%). It was observed in the X-ray diffraction (XRD) of the
two materials that the main crystalline phase was quartz. Both materials have mesoporous
structures, with average pore diameters of 13.2 and 34 nm and surface areas of 60.2 and 0.50 m²
g-¹
, respectively. Through scanning electron microscopy (SEM) analysis with EDS, the iron oxide
was homogeneously distributed on the solid surface of these materials. The optimum conditions of
the photo-Fenton reaction of the WTP sludge defined by RCCD were pH 2.8, amount of H2O2 5.5
mmol L-¹
and mass of catalyst 0.75 g L-¹
, with 97% decolorization efficiency after 30 min and 98%
of TOC at 420 min. The best conditions of fly ash were mass: 0.6 g L-¹
; pH 3 and H2O2 4 mmol L1 with decolorization efficiency of 93.6% of procion red dye at 60 min photo-Fenton reaction and
43% of TOC at 240 min. The WTP sludge adsorption kinetic experimental data were best fitted to
the pseudo-second order model and the equilibrium data to the Langmuir model, with the maximum
adsorption capacity of 4957 mg g-¹. In the tests with simulated effluent the removal was 74.4 %.
Through the characterizations it was analyzed that the alkaline fusion of fly ash provided an
amorphization of the material and considerable improvement in the textural properties because the
modified fly ash (MFAAF) showed high pore volume (0.154 cm³
) and surface area (65.40 m² g
-¹).
The pseudo-second order kinetic model fitted best to the kinetic experimental data with maximum
adsorption capacity 77.60 mg g-¹
and the Freundlich model, to the equilibrium data. From the
results obtained, it was concluded that the WTP sludge and coal fly ash are alternative catalysts in
the photo-Fenton reaction and efficient adsorbents to treat textile effluents. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Lodo ETA | por |
dc.subject | Cinzas volantes de carvão | por |
dc.subject | Foto-Fenton | por |
dc.subject | Adsorção | por |
dc.subject | Efluentes têxteis | por |
dc.subject | WTP sludge | eng |
dc.subject | Coal fly ash | eng |
dc.subject | Photo-Fenton | eng |
dc.subject | Adsorption | eng |
dc.subject | Colored effluents | eng |
dc.title | Utilização de resíduos aluminosilicatos como catalisadores foto-Fenton e adsorventes no tratamento de efluentes | por |
dc.title.alternative | Use of aluminosilicate waste as photo-Fenton catalyst and adsorbents in the treatment of organic effluents | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | O gerenciamento dos resíduos de lodo de Estação de Tratamento de Água (ETA) e cinzas volantes
de carvão é um dos maiores problemas enfrentados por muitas empresas de saneamento e
termoelétricas, sendo o aterro sanitário o principal destino desses materiais. Paralelamente, os
efluentes têxteis configuram como potenciais poluidores dos recursos hídricos e por isso é
extremamente importante a remoção destes contaminantes das águas residuárias. Este trabalho
avaliou a utilização de lodo de ETA e cinzas volantes de carvão de termoelétrica (materiais brutos,
calcinados e modificados por fusão alcalina) como catalisadores foto-Fenton e adsorventes na
remoção de corantes presentes em efluentes industriais. Na reação foto-Fenton, foram utilizados
lodo de ETA calcinado a 600 ºC e cinzas volantes de carvão para degradação do corante vermelho
amaranto e procion, respectivamente. Na adsorção, o lodo de ETA calcinado a 600 ºC também foi
utilizado na remoção do corante vermelho 97 e as cinzas volantes de carvão após fusão alcalina na
adsorção do corante cristal violeta. Ambos os materiais apresentaram em sua composição química
elevados teores de óxidos de silício (45,10 e 65,50%), alumínio (36,65 e 23,94%) e ferro (12,65 e
4,10%). Observou-se na difração de raio-X (DRX) dos dois materiais que a principal fase cristalina
foi o quartzo. Ambos os materiais possuem estruturas mesoporosas, com diâmetro médio dos poros
de 13,2 e 34 nm e área superficial de 60,2 e 0,50 m²
g-¹
, respectivamente. Através das análises de
microscopia eletrônica de varredura (MEV) com EDS, o óxido de ferro estava distribuído
homogeneamente na superfície sólida desses materiais. As condições ótimas da reação foto-Fenton
do lodo de ETA definidas pelo DCCR foram: pH: 2,8, quantidade de H2O2: 5,5 mmol L-¹
e massa
de catalisador: 0,75 g L-¹
, com eficiência de descoloração de 97% após 30 minutos e 98% de COT
aos 420 min. As melhores condições das cinzas volantes foram de massa: 0,6 g L-¹
; pH: 3 e H2O2:
4 mmol L-¹
com eficiência de descoloração de 93,6% do corante vermelho procion em 60 min de
reação foto-Fenton e 43% de COT em 240 min. Os dados experimentais cinéticos de adsorção do
lodo de ETA se ajustaram melhor ao modelo de pseudo-segunda ordem e os de equilíbrio ao
modelo de Langmuir, com a capacidade máxima de adsorção de 4957 mg g -¹
. Nos ensaios com
efluente simulado a remoção foi de 74,5 %. Através das caracterizações analisou-se que a fusão
alcalina da cinza volante proporcionou uma amorfização do material e melhora considerável nas
propriedades texturais pois a cinza volante modificada (MFAAF) apresentou alto volume de poros
(0,154 cm³
) e área superficial (65,40 m²
g
-¹
). O modelo cinético pseudo-segunda ordem se ajustou
melhor aos dados experimentais cinéticos com capacidade máxima de adsorção 77,60 mg g-¹
e o
modelo Freundlich, aos dados de equilíbrio. A partir dos resultados obtidos, concluiu-se que o lodo
de ETA e as cinzas volantes de carvão são catalisadores alternativos na reação foto-Fenton e
adsorventes eficientes para tratar efluentes têxteis. | por |
dc.contributor.advisor1 | Jahn, Sérgio Luiz | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7735147410610776 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Foletto, Edson Luiz | |
dc.contributor.referee1 | Dotto, Guilherme Luiz | |
dc.contributor.referee2 | Carissimi, Elvis | |
dc.contributor.referee3 | Oliveira, Jivago Schumacher de | |
dc.contributor.referee4 | Zazycki, Maria Amélia | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/9280400364164863 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Química | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |