Utilização de carvão ativado de produção de sílica biogênica para adsorção de fenol e tratamento de água produzida de petróleo
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Data
2024-03-28Autor
Reis, Mirela Araujo 
Primeiro orientador
Dotto, Guilherme Luiz
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O presente trabalho visou apresentar alternativas viáveis para o tratamento de água
produzida de petróleo (AP) empregando um método de purificação para converter o
carvão ativado impregnado de silicato de sódio (CA-SodSi), obtido sem custo como
subproduto da produção de sílica biogênica, em um adsorvente eficaz - o carvão ativado
modificado (CAM). A AP é um efluente altamente complexo, composto de muitas
substâncias potencialmente tóxicas, como íons metálicos e compostos fenólicos. Por ser
gerada em grandes volumes, muitas vezes a aplicabilidade de métodos novos e eficazes
para o tratamento de AP são limitados pelo custo. Neste contexto foi desenvolvido um
protocolo de purificação ácido-base simples para garantir a viabilidade econômica da
aplicação do adsorvente proposto, tendo sua performance testada para remoção de fenol
de meio aquoso e carbono orgânico total (TOC) em efluente proveniente de plataforma
petrolífera, sendo este contaminante definido como poluente alvo para todas as
avaliações. O material produzido foi caracterizado extensivamente, em toda a sua
complexidade, por diversas técnicas analíticas, revelando uma área superficial substancial
que excede 1000 m2 g−1. As condições de trabalho para os experimentos cinéticos foram
determinadas à partir de testes preliminares, sendo definida uma dosagem ótima de
adsorvente em 1g L−1 e pH 6 – aproximadamente o mesmo pH natural da AP. Os ensaios
cinéticos demonstraram que o material foi capaz de remover efetivamente o contaminante
mesmo com o aumento da concentração atingindo capacidade adsortiva de até 22 mg g−1
e remoção máxima de 88% em até 150 min. O efeito inverso foi observado com o aumento
da temperatura durante os ensaios de equilíbrio, sendo que temperaturas mais altas
desfavoreceram o processo e os melhores resultados foram encontrados em até 298 K.
Quanto aos modelos matemáticos cinéticos de Pseudo-primeira-ordem e Pseudo-
segunda-ordem (PPO e PSO) e isotérmicos (Freundlich, Sips, Liu, Redlich-Peterson e
Radke-Prausnitz), dos quais encontrou-se melhor ajuste para PSO, Sips e Liu. O que
também permitiu definir o comportamento termodinâmico do processo, que foi favorável,
espontâneo e exotérmico. Ainda se verificou a capacidade de regeneração e reuso do
material, obtendo resultados superiores às médias reportadas na literatura, onde alcançou-
se 15 ciclos de efetiva adsorção. Por fim a aplicação frente a AP consolidou a eficácia do
material, onde alcançou-se 73% de remoção de TOC da amostra em 150 min. Desse
modo, o uso de carvão ativado intrinsecamente carbonizado durante a produção de sílica
é uma solução economicamente viável e atrativa para remoção de fenol e TOC de AP,
apresentando valores de capacidade adsortiva e percentual de remoção superior a outras
metodologias empregadas.
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