Aplicação de carvão ativado de casca de arroz na remoção de ferro e níquel do chorume de aterro sanitário
Fecha
2023-11-30Primeiro coorientador
Jahn, Sérgio Luiz
Primeiro membro da banca
Nascimento Júnior, Welenilton José do
Segundo membro da banca
Nunes, Isaac dos Santos
Metadatos
Mostrar el registro completo del ítemResumen
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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