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dc.creatorReis, Mirela Araujo
dc.date.accessioned2024-06-13T15:42:25Z
dc.date.available2024-06-13T15:42:25Z
dc.date.issued2024-03-28
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/32035
dc.description.abstractThis study aimed to present viable alternatives for the treatment of produced water (PW) using a purification method to convert sodium silicate-impregnated activated carbon (CA- SodSi), obtained at no cost as a byproduct of biogenic silica production, into an effective adsorbent - modified activated carbon (MAC). PW is a highly complex effluent composed of many potentially toxic substances, such as metal ions and phenolic compounds. As it is generated in large volumes, the applicability of new and effective methods for PW treatment is often limited by cost. In this context, a simple acid-base purification protocol was developed to ensure the economic viability of the proposed adsorbent application, and its performance was tested for the removal of phenol from aqueous medium and total organic carbon (TOC) in effluent from an oil platform. This contaminant was defined as the target pollutant for all evaluations. The produced material was extensively characterized, in all its complexity, by various analytical techniques, revealing a substantial surface area exceeding 1000 m2 g−1. The working conditions for the kinetic experiments were determined from preliminary tests, with an optimal adsorbent dosage of 1g L−1 and pH 6 being defined - approximately the same natural pH of PW. The kinetic tests demonstrated that the material was able to effectively remove the contaminant even with increasing concentration, reaching an adsorption capacity of up to 22 mg g−1 and maximum removal of 88% in up to 150 min. The inverse effect was observed with increasing temperature during the equilibrium tests, with higher temperatures disfavoring the process and the best results being found at up to 298 K. Regarding the kinetic mathematical models of Pseudo-first-order and Pseudo-second-order (PPO and PSO) and isotherms (Freundlich, Sips, Liu, Redlich-Peterson and Radke-Prausnitz), of which the best fit was found for PSO, Sips and Liu. This also allowed the thermodynamic behavior of the process to be defined, which was favorable, spontaneous and exothermic. The material's regeneration and reuse capacity was also verified, achieving results superior to the averages reported in the literature, where 15 effective adsorption cycles were achieved. Finally, the application to PW consolidated the effectiveness of the material, where it achieved 73% TOC removal from the sample in 150 min. Thus, the use of inherently carbonized activated carbon during silica production is an economically viable and attractive solution for the removal of phenol and TOC from PW, presenting adsorption capacity and removal percentage values superior to other methodologies employed.eng
dc.description.sponsorshipFundação de Apoio da UFMG - Fundeppor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectSílica biogênicapor
dc.subjectModificação ácido-básicapor
dc.subjectAdsorçãopor
dc.subjectFenolpor
dc.subjectÁgua produzidapor
dc.subjectBiogenic silicaeng
dc.subjectAcid-base modificationeng
dc.subjectAdsorptioneng
dc.subjectPhenoleng
dc.subjectProduced watereng
dc.titleUtilização de carvão ativado de produção de sílica biogênica para adsorção de fenol e tratamento de água produzida de petróleopor
dc.title.alternativeUse of activated carbon from biogenic silica production for phenol adsorption and treatment of petroleum produced watereng
dc.typeDissertaçãopor
dc.description.resumoO 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.por
dc.contributor.advisor1Dotto, Guilherme Luiz
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5412544199323879por
dc.contributor.advisor-co1Vieira, Yasmin
dc.contributor.referee1Leichtweis, Jandira
dc.contributor.referee2Menezes, Lucas Brandalise
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7992472891007306por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEngenharia Químicapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Químicapor
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICApor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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