dc.creator | Reis, Mirela Araujo | |
dc.date.accessioned | 2024-06-13T15:42:25Z | |
dc.date.available | 2024-06-13T15:42:25Z | |
dc.date.issued | 2024-03-28 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/32035 | |
dc.description.abstract | This 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.sponsorship | Fundação de Apoio da UFMG - Fundep | 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 | Sílica biogênica | por |
dc.subject | Modificação ácido-básica | por |
dc.subject | Adsorção | por |
dc.subject | Fenol | por |
dc.subject | Água produzida | por |
dc.subject | Biogenic silica | eng |
dc.subject | Acid-base modification | eng |
dc.subject | Adsorption | eng |
dc.subject | Phenol | eng |
dc.subject | Produced water | eng |
dc.title | Utilização de carvão ativado de produção de sílica biogênica para adsorção de fenol e tratamento de água produzida de petróleo | por |
dc.title.alternative | Use of activated carbon from biogenic silica production for phenol adsorption and treatment of petroleum produced water | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.description.resumo | 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. | por |
dc.contributor.advisor1 | Dotto, Guilherme Luiz | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5412544199323879 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Vieira, Yasmin | |
dc.contributor.referee1 | Leichtweis, Jandira | |
dc.contributor.referee2 | Menezes, Lucas Brandalise | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/7992472891007306 | 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::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |