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Title: Desempenho de um sistema com leito fluidizado de vermiculita expandida, para remoção de íons metálicos tóxicos presentes em efluentes industriais.
Other Titles: Performance of an expanded vermiculite fluidized bed system for the removal of toxic metal ions present in industrial effluents.
???metadata.dc.creator???: SILVA, Henrique César da.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: FRANÇA, Kepler Borges.
???metadata.dc.contributor.referee1???: SILVA , José Nilton.
???metadata.dc.contributor.referee2???: BRITO , Luiz Fiquene de.
???metadata.dc.contributor.referee3???: AUGUSTO FILHA, Vera Lúcia da Silva.
???metadata.dc.contributor.referee4???: FERREIRA, Heber Carlos.
Keywords: Vermiculita;Efluentes Industriais;Adsorção;Tempo de Residência;Vermiculite;Industrial Effluents;Adsorption;Residence Time
Issue Date: 2018
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SILVA, H. C. da. Desempenho de um sistema com leito fluidizado de vermiculita expandida, para remoção de íons metálicos tóxicos presentes em efluentes industriais. 2018. 223 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2018.
???metadata.dc.description.resumo???: Visando a contaminação química da água e seus problemas gerados, esse trabalho buscou desenvolver uma metodologia alternativa para remover cátions tóxicos de soluções, com alusão aos efluentes industriais. Inicialmente, foi realizada a caracterização do argilomineral vermiculita de granulometria média (VM), por meio de análise de difração de raios-X, onde o material argiloso expandido termicamente, e seu precursor, in natura, apresentaram dados cristalográficos que corroboram com a ficha cadastral do mineral. Foram procedidos testes de bancada com a percolação de soluções sintéticas de Cr3+, Cu2+ e Pb2+, no leito de VM expandida, sob 6 tratamentos, mantidos sob agitação durante 6 horas. A capacidade de adsorção e troca iônica foi comprovada, na qual, a eficiência de remoção máxima foi de 97,11% para o Cr3+; 93,06% para o Cu2+, e 96,28% para o Pb2+. Foi desenvolvido um protótipo denominado SATIFIC, para realização de experimentos em maior escala (200,0 L), onde estudou-se a distribuição de tempos de residência, das partículas no fluido, evidenciando que o tempo médio de residência crescia à medida que aumentava a massa aplicada para o jorro de leito, ou mesmo quando a vazão do fluido diminuía. O monitoramento do SATIFIC foi realizado com periodicidades de coletas, durante 24 h, que operou no modo de batelada para a remoção dos íons de cromo, cobre e chumbo, presentes em soluções aquosas com concentrações de 100,0 mg⋅L-1. Os cátions Cr3+ tiveram maiores índices de remoção, seguidamente dos íons de Cu2+, e atingiram o limite de lançamento para efluentes (LLE), referido pela legislação vigente, com os leitos m2 (2.800,0 g) e m3 (4.200,0 g); enquanto que as espécies de Pb2+ só atingiram a meta permissível com o leito m3. Nas misturas salinas, apenas o Cr3+ atingiu o LLE com m2, já com o leito m3 a remoção ocorreu a níveis permissíveis para os três cátions, na ordem de: Cr3+ > Cu2+ ≥ Pb2+. Por fim, para evitar a poluição secundária, houve a encapsulação da vermiculita contaminada com os resíduos tóxicos. Especificamente para o Cr3+, foi designada a produção de blocos para alvenaria pelo processo de estabilização por solidificação, com 4 diferentes traços, sendo aprovados quanto as características mecânicas, principalmente mediante ao maior teor de cimento e adição de outros agregados. Por meio dos extratos lixiviados, foi possível identificar os blocos que obtiveram classificação como produtos de origem residuais não perigosos, credenciando-os para aplicação no cotidiano quando inertes pelo processo de solubilização.
Abstract: Aiming at studying water contamination and its following problems this paper has sought to develop an alternative methodology to remove toxic cations from solutions with reference to its industrial effluents. At first, a characterization of the argilomineral vermiculita’s grain size was developed by analyzing the X-rays and in which the argillaceous material was thermally expanded and its predecessor, in natura, both presented crystallographic data that corroborate the mineral’s file. Further bench testing were carried out with synthetic solutions percolation of Cr3+, Cu2+ e Pb2+ in the VM expanded bed under six treatments kept under stirring for six hours. The adsorption capacity and ionic exchange was proved in which the maximum removal was 97,11% of Cr3+; 93,06% for Cu2+ and 96,28% for Pb2+. A prototype was developed and named SATIFIC in order to carry out bigger scale experiments (200,0 L), in which the residence time distribution was studied on the fluid particles bringing into evidence that the average residence time grew as the mass was increased at the bed spurt, or even when the fluid’s flow was decreased. The SATIFIC monitoring was done within collecting periods during 24h under a batch processing in order to remove the chrome ions, copper and lead, all present in water solutions with 100,0 mg.L-1 concentrations. The Cr3+ cations had bigger removing indexes, followed by the Cu2+ ions and reached the launching limit for effluent (LLE), referred by the current law with beds m2 (2.800,0 g) and m3 (4.200,0 g); while the Pb2+ species only reached the admissible goal with bed m3. With the saline mixtures, just Cr3+ reached LLE with m2, and as for m3 bed the removal occurred in admissible levels for three cations in the following order: Cr3+ > Cu2+ ≥ Pb2. . At last, in order to avoid a secondary pollution, there was the encapsulation of the contaminated vermiculita with toxic residue. Specifically for the Cr3+, it was allotted a cement block production by solidification and stabilization process with four different traces, being approved according to their mechanical features, mainly according to the higher amount of cement and other additions. By leaching out extracts it was possible to identify the blocks that could be classified as non-hazardous residual products, validating them for a daily basis use whenever idle by solubilization process.
Keywords: Vermiculita
Efluentes Industriais
Adsorção
Tempo de Residência
Vermiculite
Industrial Effluents
Adsorption
Residence Time
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Química
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/7408
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