Aplicação de carvão ativado de casca de arroz na remoção de ferro e níquel do chorume de aterro sanitário
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Data
2023-11-30Primeiro coorientador
Jahn, Sérgio Luiz
Primeiro membro da banca
Nascimento Júnior, Welenilton José do
Segundo membro da banca
Nunes, Isaac dos Santos
Metadata
Mostrar registro completoResumo
No presente trabalho, demonstrou-se as perspectivas de enfrentamento de diversos
problemas ambientais da região Sul do Brasil, transformando um resíduo local de casca
de arroz em um adsorvente eficaz, que foi então aplicado para o tratamento de chorumes
reais de aterros sanitários. A heterogeneidade do chorume de aterro sanitário (LL),
constituído por inúmeros poluentes orgânicos e inorgânicos provenientes da degradação
física, química e biológica dos resíduos sólidos urbanos, apresenta potencial poluidor e
efeito negativo ao meio ambiente quando não tratado. Este estudo tem como foco a
reutilização e caracterização do carvão ativado de casca de arroz tratado (AC-T),
preparado pós-processo de purificação simples realizado in situ do carvão ativado
impregnado com silicato de sódio (AC-SS), residual da produção de sílica da Oryzasil,
para redução do teor total de ferro (Fe) e níquel (Ni) em LL pós-membranas. A crescente
global de produção de resíduos agroindustriais fomenta a procura por métodos
alternativos de agregação de valor. Entre os materiais com maior produção em escala
mundial, destaca-se a casca de arroz. Este resíduo sólido é um dos principais problemas
com relação aos resíduos inorgânicos produzidos. Neste sentido, o aproveitamento deste
material mostra-se como meio de reutilização e valorização do resíduo da casca de arroz.
O chorume do aterro foi coletado após uma etapa de filtração com membranas e
caracterizado durante o mês de julho de 2022, revelando elevadas concentrações de ferro
(Fe) e níquel (Ni), além de seu elevado teor de matéria orgânica. O conjunto de
membranas no estágio secundário reduz 72 e 69% dos íons Fe e Ni no sistema de
tratamento atual do aterro sanitário. A unidade de adsorção é necessária para reduzir ainda
mais a concentração de Fe e Ni para atender aos requisitos exigidos pelas resoluções
mundiais atuais. O AC-T foi caracterizado de acordo com seu ponto de carga zero e por
DRX, SEM, FTIR, BET e TGA/DSC, e analisado sua aplicação em LL e regeneração.
Após a caracterização, obteve-se um material mesoporoso com estrutura amorfa,
superfície estruturada e homogênea, existência de grupos funcionais oxigenados na
superfície, poros com tamanho médio de 3,68 nm e área de superfície específica de 752,97
m2 g
-1
. As capacidades de adsorção de Fe e Ni foram avaliadas em diferentes valores de
pH (1; 2; 3; 4; 5 e 6) com concentração inicial de soluções sintéticas (15 mg L-1
) para
cada um dos metais e estabelecendo o melhor pH para o processo de adsorção para cada
metal. Posteriormente, foram fixados pH 3 (alterado devido a precipitação do metal para
pH superiores) e 6 (natural da solução) para soluções sintéticas de Fe e Ni,
respectivamente, com concentrações de 5, 10, 15, 20 e 25 mg L-1 para a construção de
cinéticas e isotermas de adsorção. Os dados de equilíbrio foram obtidos em experimentos
a batelada com temperatura de 308 K, aplicação de 0,05 g de adsorvente em 50 mL de soluções sintéticas de Fe e Ni. Experimentos de adsorção em lote foram empregados para
a remoção de ambos os metais, e os resultados revelam um rápido processo de
transferência de massa que permite a remoção seletiva de Fe e Ni após 10 e 120 min
relacionado a atender a legislação vigente nos países. O modelo de pseudo-segunda ordem
demonstrou maior capacidade de descrever a cinética de remoção total de ferro e níquel.
O modelo Langmuir foi o mais adequado para descrever o equilíbrio do sistema,
conferindo capacidade máxima de adsorção de 252,30 e 201,63 mg g-1
(308 e 328; e 328
K) para ferro e níquel total, respectivamente. O comportamento termodinâmico expressou
que o processo é espontâneo e favorável, com natureza endotérmica. A aplicação do ACT em amostras reais e temperatura de 308 K, apontou capacidades de adsorção de 0,71 e
0,025 mg g-1
, remoções de 43,51 e 88,79% em 10 e 120 min para Fe e Ni,
respectivamente, para atender às condições das legislações mundiais vigente, as
capacidades máximas de adsorção e remoção de 1,33 e 0,025 mg g-1
e 81,53 e 91,03%
em 180 min para ferro e níquel total, todos resultados obtidos pelo modelo de Langmuir.
A capacidade de adsorção não diminuiu significativamente após 5 reciclagens
consecutivas, e os metais foram recuperados através de lixiviação ácida. As eficiências
de remoção final obtidas mostraram que, devido à notável eficácia do processo, o efluente
tratado atende a diversas legislações ambientais mundiais para uso em irrigação. Assim,
ao empregar os métodos é possível referir-se à solução de três problemas ambientais de
uma só vez.
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