Produção e utilização de carvões ativados a partir de lamas de ETAR no tratamento de lixiviados de ateeros sanitários

• Autor(a) principal: Vicente, Diogo Miguel Reis
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.26/39547
• topic: Lamas de ETAR; Carvão ativado; KOH; Ácidos húmicos; Lixiviado; Sewage sludge; Activated carbon; Humic Acids; Leachate

Este trabalho estudou a valorização de lamas geradas em ETAR na produção de carvões ativados para serem aplicados como adsorventes. As lamas de ETAR foram utilizadas sem pré-tratamento de desmineralização (DS) e com pré-tratamento de desmineralização (DSD), e posteriormente submetidas a carbonização/ativação com agentes químicos, K2CO3 e KOH, e com CO2. A adsorção de ácidos húmicos, macromolécula que caracteriza a principal fração orgânica dos lixiviados de aterros estáveis, foi estudada com os materiais adsorventes desenvolvidos, simulando assim o tratamento a um lixiviado “estável”. Os carvões produzidos foram também aplicados na adsorção de uma amostra de lixiviado recolhida num aterro sanitário classificado como estável. O processo de adsorção decorreu em modo contínuo com colunas de leito fixo empacotadas com os adsorventes desenvolvidos e o desempenho dos materiais produzidos foi comparado com o de um carvão comercial, BDH. Os carvões obtidos de lamas que não sofreram desmineralização (DS), apresentaram rendimentos de ativação mais elevados em relação aos carvões de lamas desmineralizadas (DSD) e por sua vez, os carvões resultantes da ativação física com CO2 apresentaram os rendimentos de ativação mais elevados. No entanto, o baixo rendimento de ativação na obtenção dos carvões derivados das lamas DSD foi compensado com elevadas áreas específicas (950 – 1008 m2/g) destes materiais comparáveis à área do carvão comercial BDH (914 m2/g). Relativamente à química de superfície, os carvões derivados de lamas são caracterizados por elevados teores de minerais e caráter alcalino, enquanto o carvão comercial apresenta baixo teor de cinzas e propriedades ácidas. Nos ensaios de adsorção de ácidos húmicos (AHs) observou-se que os carvões com densidades mais baixas, proporcionam maiores alturas de leito (Z), que resultam em zonas de transferência de massa (ZTM) mais elevadas e, portanto, maiores capacidades de adsorção de AHs. Também foi possível comprovar que os carvões com essas características, nomeadamente as amostras DSD-K2CO3 e DSD-KOH, tiveram tempos de saturação superiores aos restantes. A capacidade de adsorção total (qtotal) da coluna foi assim superior para esses carvões, no entanto, apresentaram os valores mais baixos de eficiência de remoção de AHs. Concluiu-se também que que as colunas apresentavam pior desempenho na remoção de AHs a partir do lixiviado real do que a partir da solução sintética de AHs devido à competição de outros componentes presentes no lixiviado. A aplicação do modelo de Thomas às curvas de rutura experimentais não conseguiu em alguns casos um bom ajuste devido às cinéticas de adsorção muito longas que poderão estar associadas a limitações difusionais ou ao próprio mecanismo de adsorção. Concluiu-se ainda que os carvões provenientes de ativação das lamas com KOH apresentam a maior capacidade de adsorção de AHs, 91,4 – 144,1 mg/g, em particular o carvão derivado de lamas submetidas a desmineralização, apresentando-se como uma alternativa viável e com desempenho francamente superior ao do carvão comercial.