Simulação numérica e ensaios experimentais da remoção de fenol em coluna de leito fixo utilizando carvão ativado como adsorvente

• Autor(a) principal: Meneghini, Ana Leonora Bazzi
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFFS (Repositório Digital da UFFS)
• Texto Completo: https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/1681
• topic: Adsorção; Leito fixo; Carvão ativado; Fenol; Simulação numérica

O presente estudo foi desenvolvido utilizando um efluente sintético contendo fenol e a partir deste efluente foram obtidas as isotermas de adsorção em reator batelada, utilizando-se uma massa de 0,2 g de adsorvente, temperatura de 25ºC e velocidade de agitação de 150 rpm. Os dados experimentais foram ajustados a diferentes modelos de equilíbrio da literatura, sendo que o modelo de Langmuir obteve um melhor coeficiente de correlação (R2 = 0,93) e forneceu uma capacidade máxima de adsorção qmáx = 41,69 mg.g-1 e uma afinidade de monocamada b = 0,094. Também apresentou um RL = 0,216 indicando a adsorção favorável sob o carvão ativado de casca de coco utilizado neste trabalho. De posse dos dados cinéticos em coluna de leito fixo obtidos neste trabalho (concentração vs tempo) também foi possível avaliar por modelos da literatura a densidade do empacotamento, porosidade do leito, tempo de estabelecimento da zona de transferência de massa e capacidade de remoção da coluna (41,98 mg.g-1), que foi similar ao obtido em reator batelada (qmáx= 41,69 mg.g-1). As equações que descrevem o processo de adsorção em coluna de leito fixo não têm solução analítica, e, portanto foram discretizadas pelo Método de Volumes Finitos e um algoritmo computacional foi implementado em linguagem FORTRAN. O modelo matemático foi validado com os ensaios cinéticos de adsorção em leito fixo deste trabalho para três diferentes concentrações. Após validação do modelo matemático foi possível, através de uma análise de sensibilidade paramétrica, simular outras condições operacionais do leito, como: diferentes vazões de alimentação da coluna, alturas de leito e porosidade do leito. Os resultados mostraram que quanto maior a vazão volumétrica e menor a altura do leito mais rápido o adsorvente atinge a saturação para uma determinada condição de processo. A porosidade do leito não influenciou a taxa de adsorção para o sistema carvão ativado/fenol. A simulação numérica das equações de transporte é importante visto que diminui a necessidade da realização de inúmeros experimentos para avaliação das melhores condições operacionais de um leito fixo industrial.