Estudo da troca iônica multicomponente pela zeólita NaY em colunas de leito fixo

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ostroski, Indianara Conceição
Data de Publicação: 2009
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
Texto Completo: http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/3638
Resumo: This thesis aimed to study the uptake mechanism of Fe²+ , Zn²+ and Na+ in zeolite Y as exchanger in fixed bed columns considering dynamic conditions. Monocomponent, bicomponent and predictive systems were investigated. In this context, different mathematical models were evaluated to describe the equilibrium: the mass action law, the multicomponent adsorption isotherms and the classical thermodynamics models (IAST - Ideal Adsorbed Solution Theory, RAST - Real Adsorbed Solution Theory and VSM - Vacancy Solution Model). The dynamic runs were carried out in fixed bed columns operated up flow at 30oC, ith diameter particle of 0.18 mm and flow rate of 8 mL/min. For Fe-Na, Zn-Na and Fe-Zn binary systems, the breakthrough curves were obtained at total feed concentrations of 1, 2 and 3 meq/L. The breakthrough curves for the ternary system Fe-Zn-Na obtained in total feed concentration of 3 meq/L. It was seen that the ideal mass action law, the non-ideal mass action law the adsorption models fit successfully the equilibrium data. However, the non-ideal mass action law, which requires the calculation the activity coefficient in the liquid and solid phases, was the model that best adjusted the data of binary equilibrium. Considering the equilibrium constant obtained by such model, the following sequence of selectivity of zeolite Y was observed: Zn²+ > Fe²+ > Na+. The non-ideal mass action law and the inhibition Langmuir isotherm model represented the ion exchange equilibrium of ternary system. The non-ideal mass action law was able to reasonably predict the behavior of the equilibrium in ternary system based on parameters obtained for the binary system. On the other hand, the inhibition Langmuir isotherm model has not been able to satisfactorily predict the equilibrium data of ternary system. It is a consequence of the poor adjustment of such model to the single equilibrium data for Zn²+ and Na+.
id UEM-10_c8c0c211bee6b88b1aba5811f855f835
oai_identifier_str oai:localhost:1/3638
network_acronym_str UEM-10
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
repository_id_str
spelling Estudo da troca iônica multicomponente pela zeólita NaY em colunas de leito fixoMetais pesadosMecanismo de retençãoLeito FixoTroca iônicaZeólitasZeólita NaYLei da Ação das Massas (Modelo matemático)Isotermas de Adsorção (Modelo matemático)Teoria da termodinâmica clássicaModelo RAST Modelo VSMBrasil.EngenhariasEngenharia QuímicaThis thesis aimed to study the uptake mechanism of Fe²+ , Zn²+ and Na+ in zeolite Y as exchanger in fixed bed columns considering dynamic conditions. Monocomponent, bicomponent and predictive systems were investigated. In this context, different mathematical models were evaluated to describe the equilibrium: the mass action law, the multicomponent adsorption isotherms and the classical thermodynamics models (IAST - Ideal Adsorbed Solution Theory, RAST - Real Adsorbed Solution Theory and VSM - Vacancy Solution Model). The dynamic runs were carried out in fixed bed columns operated up flow at 30oC, ith diameter particle of 0.18 mm and flow rate of 8 mL/min. For Fe-Na, Zn-Na and Fe-Zn binary systems, the breakthrough curves were obtained at total feed concentrations of 1, 2 and 3 meq/L. The breakthrough curves for the ternary system Fe-Zn-Na obtained in total feed concentration of 3 meq/L. It was seen that the ideal mass action law, the non-ideal mass action law the adsorption models fit successfully the equilibrium data. However, the non-ideal mass action law, which requires the calculation the activity coefficient in the liquid and solid phases, was the model that best adjusted the data of binary equilibrium. Considering the equilibrium constant obtained by such model, the following sequence of selectivity of zeolite Y was observed: Zn²+ > Fe²+ > Na+. The non-ideal mass action law and the inhibition Langmuir isotherm model represented the ion exchange equilibrium of ternary system. The non-ideal mass action law was able to reasonably predict the behavior of the equilibrium in ternary system based on parameters obtained for the binary system. On the other hand, the inhibition Langmuir isotherm model has not been able to satisfactorily predict the equilibrium data of ternary system. It is a consequence of the poor adjustment of such model to the single equilibrium data for Zn²+ and Na+.Esta tese teve por objetivo estudar o equilíbrio de troca iônica dos íons Fe²+, Zn²+e Na+ empregando-se a zeólita Y como trocador em colunas de leito fixo. O trabalho visou ao estudo da troca monocomponente, bicomponente e preditiva. Neste contexto, diferentes modelos matemáticos foram avaliados para descrever o equilíbrio: a lei da ação das massas, as isotermas de adsorção multicomponentes e os modelos da termodinâmica clássica: IAST ("Ideal Adsorbed Solution Theory"), RAST ("Real Adsorbed Solution Theory") e Modelo de Solução de Vazios (VSM). Os ensaios dinâmicos foram realizados em coluna de leito fixo de fluxo ascendente, a 30oC e diâmetro médio de partícula de 0,18 mm, na vazão de 8 mL/mim. Para os sistemas bicomponentes (Fe-Na, Zn-Na, Fe-Zn), as curvas de ruptura foram obtidas em diferentes concentrações totais de alimentação: 1, 2 e 3 meq/L. No processo de troca para o sistema ternário (Fe-Zn-Na), as curvas de ruptura foram obtidas na concentração total de alimentação de 3 meq/L. No tratamento dos dados experimentais do sistema binário, a lei da ação das massas ideal, a lei da ação das massas não ideal e as isotermas de adsorção representaram satisfatoriamente os dados de equilíbrio. No entanto a lei da ação das massas não ideal, que exige o cálculo do coeficiente de atividade na fase líquida e sólida, foi o modelo que melhor ajustou os dados de equilíbrio binários, em que, considerando a constante de equilíbrio obtida pelo modelo, a seguinte seqüência de seletividade da zeólita Y foi verificada: Zn²+ > Fe²+ > Na+. O equilíbrio de troca iônica do sistema ternário foi representado pela lei da ação das massas não ideal e pela isoterma de Langmuir com inibição. A lei da ação das massas não ideal foi capaz de predizer razoavelmente o comportamento do equilíbrio no sistema ternário a partir de parâmetros obtidos para o sistema binário. Já a isoterma de Langmuir com inibição não foi capaz de predizer satisfatoriamente os dados de equilíbrio do sistema ternário. Tal fato se deve ao ajuste insatisfatório deste modelo aos dados de equilíbrio monocomponente de Zn ²+ e Na+.xviii, 143 fUniversidade Estadual de MaringáBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUEMMaringá, PRDepartamento de Engenharia QuímicaMaria Angélica Simões Dornellas de BarrosPedro Augusto Arroyo [Orientador] - UEMEdson Antonio da Silva [Co-orientador] - UNIOESTELucienne Lobato Romanielo - UFU - UberlândiaAdley Forti Rubira - UEMOstroski, Indianara Conceição2018-04-17T17:39:51Z2018-04-17T17:39:51Z2009info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/3638porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)instname:Universidade Estadual de Maringá (UEM)instacron:UEM2024-03-19T19:27:19Zoai:localhost:1/3638Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.uem.br:8080/oai/requestopendoar:2024-04-23T14:56:47.099501Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM) - Universidade Estadual de Maringá (UEM)false
dc.title.none.fl_str_mv Estudo da troca iônica multicomponente pela zeólita NaY em colunas de leito fixo
title Estudo da troca iônica multicomponente pela zeólita NaY em colunas de leito fixo
spellingShingle Estudo da troca iônica multicomponente pela zeólita NaY em colunas de leito fixo
Ostroski, Indianara Conceição
Metais pesados
Mecanismo de retenção
Leito Fixo
Troca iônica
Zeólitas
Zeólita NaY
Lei da Ação das Massas (Modelo matemático)
Isotermas de Adsorção (Modelo matemático)
Teoria da termodinâmica clássica
Modelo RAST Modelo VSM
Brasil.
Engenharias
Engenharia Química
title_short Estudo da troca iônica multicomponente pela zeólita NaY em colunas de leito fixo
title_full Estudo da troca iônica multicomponente pela zeólita NaY em colunas de leito fixo
title_fullStr Estudo da troca iônica multicomponente pela zeólita NaY em colunas de leito fixo
title_full_unstemmed Estudo da troca iônica multicomponente pela zeólita NaY em colunas de leito fixo
title_sort Estudo da troca iônica multicomponente pela zeólita NaY em colunas de leito fixo
author Ostroski, Indianara Conceição
author_facet Ostroski, Indianara Conceição
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Maria Angélica Simões Dornellas de Barros
Pedro Augusto Arroyo [Orientador] - UEM
Edson Antonio da Silva [Co-orientador] - UNIOESTE
Lucienne Lobato Romanielo - UFU - Uberlândia
Adley Forti Rubira - UEM
dc.contributor.author.fl_str_mv Ostroski, Indianara Conceição
dc.subject.por.fl_str_mv Metais pesados
Mecanismo de retenção
Leito Fixo
Troca iônica
Zeólitas
Zeólita NaY
Lei da Ação das Massas (Modelo matemático)
Isotermas de Adsorção (Modelo matemático)
Teoria da termodinâmica clássica
Modelo RAST Modelo VSM
Brasil.
Engenharias
Engenharia Química
topic Metais pesados
Mecanismo de retenção
Leito Fixo
Troca iônica
Zeólitas
Zeólita NaY
Lei da Ação das Massas (Modelo matemático)
Isotermas de Adsorção (Modelo matemático)
Teoria da termodinâmica clássica
Modelo RAST Modelo VSM
Brasil.
Engenharias
Engenharia Química
description This thesis aimed to study the uptake mechanism of Fe²+ , Zn²+ and Na+ in zeolite Y as exchanger in fixed bed columns considering dynamic conditions. Monocomponent, bicomponent and predictive systems were investigated. In this context, different mathematical models were evaluated to describe the equilibrium: the mass action law, the multicomponent adsorption isotherms and the classical thermodynamics models (IAST - Ideal Adsorbed Solution Theory, RAST - Real Adsorbed Solution Theory and VSM - Vacancy Solution Model). The dynamic runs were carried out in fixed bed columns operated up flow at 30oC, ith diameter particle of 0.18 mm and flow rate of 8 mL/min. For Fe-Na, Zn-Na and Fe-Zn binary systems, the breakthrough curves were obtained at total feed concentrations of 1, 2 and 3 meq/L. The breakthrough curves for the ternary system Fe-Zn-Na obtained in total feed concentration of 3 meq/L. It was seen that the ideal mass action law, the non-ideal mass action law the adsorption models fit successfully the equilibrium data. However, the non-ideal mass action law, which requires the calculation the activity coefficient in the liquid and solid phases, was the model that best adjusted the data of binary equilibrium. Considering the equilibrium constant obtained by such model, the following sequence of selectivity of zeolite Y was observed: Zn²+ > Fe²+ > Na+. The non-ideal mass action law and the inhibition Langmuir isotherm model represented the ion exchange equilibrium of ternary system. The non-ideal mass action law was able to reasonably predict the behavior of the equilibrium in ternary system based on parameters obtained for the binary system. On the other hand, the inhibition Langmuir isotherm model has not been able to satisfactorily predict the equilibrium data of ternary system. It is a consequence of the poor adjustment of such model to the single equilibrium data for Zn²+ and Na+.
publishDate 2009
dc.date.none.fl_str_mv 2009
2018-04-17T17:39:51Z
2018-04-17T17:39:51Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/3638
url http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/3638
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual de Maringá
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
UEM
Maringá, PR
Departamento de Engenharia Química
publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual de Maringá
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
UEM
Maringá, PR
Departamento de Engenharia Química
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
instname:Universidade Estadual de Maringá (UEM)
instacron:UEM
instname_str Universidade Estadual de Maringá (UEM)
instacron_str UEM
institution UEM
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
collection Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM) - Universidade Estadual de Maringá (UEM)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1813258664707883008