Aplicação de bioadsorventes em sistema combinado adsorção/flotação para tratar água produzida
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/55564 |
Resumo: | O gerenciamento da água produzida é uma das preocupações na indústria petrolífera devido à toxicidade deste efluente e o seu imenso volume de produção, de forma que a otimização de técnicas de remoção de contaminantes, como a adsorção e a flotação, é necessária para manter o processo sustentável e pouco oneroso. Por isso, o objetivo deste trabalho foi desenvolver compósitos bioadsorventes ecológicos e baratos para remover contaminantes da água produzida através da combinação das técnicas de adsorção e flotação. O compósito foi produzido a partir da mistura de quitosana, biocarvão e bentonita e caracterizado por potencial zeta, pH no ponto de carga zero, espectroscopia no infravermelho (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Sua eficiência foi avaliada por testes de bioadsorção em banho finito, flotação por ar dissolvido (FAD) e flotação de partículas biossorventes (FPB) para remoção de TOG e íons Cu 2+ utilizando efluentes sintéticos e uma amostra de água produzida real. A caracterização morfológica e superficial do material evidenciou a presença de uma superfície rugosa, heterogênea e porosa com grupos funcionais orgânicos (ácidos carboxílicos, aminas, grupos OH) que podem se tornar sítios de adsorção de metais pesados e de compostos orgânicos. Os testes biossorção de íons de cobre (II) pelo compósito mostraram que o processo é favorável e espontâneo, obtendo 62,11 mg/g de capacidade máxima de adsorção e 93,21% de percentual de remoção das espécies metálicas. Enquanto para TOG o percentual máximo de remoção alcançado foi de 91,59% e 57,0 mg/g de capacidade máxima de adsorção para o CPAQB. Os testes de FAD e FPB para ambos os contaminantes mostraram que o emprego da técnica combinada adsorção/flotação ocasiona o aumento do percentual de remoção frente à flotação por ar dissolvido com e sem adição de surfactante. Além disso, o tratamento de uma amostra de água produzida real via flotação de partículas biossorventes foi bem sucedido para a remoção de TOG, uma vez que sua concentração foi reduzida de 50 mg/L para 12 mg/L, se enquadrando na legislação vigente. Mostrando que essa técnica e o compósito CPAQB têm potencial de aplicabilidade para o tratamento da água produzida. |
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Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/55564O gerenciamento da água produzida é uma das preocupações na indústria petrolífera devido à toxicidade deste efluente e o seu imenso volume de produção, de forma que a otimização de técnicas de remoção de contaminantes, como a adsorção e a flotação, é necessária para manter o processo sustentável e pouco oneroso. Por isso, o objetivo deste trabalho foi desenvolver compósitos bioadsorventes ecológicos e baratos para remover contaminantes da água produzida através da combinação das técnicas de adsorção e flotação. O compósito foi produzido a partir da mistura de quitosana, biocarvão e bentonita e caracterizado por potencial zeta, pH no ponto de carga zero, espectroscopia no infravermelho (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Sua eficiência foi avaliada por testes de bioadsorção em banho finito, flotação por ar dissolvido (FAD) e flotação de partículas biossorventes (FPB) para remoção de TOG e íons Cu 2+ utilizando efluentes sintéticos e uma amostra de água produzida real. A caracterização morfológica e superficial do material evidenciou a presença de uma superfície rugosa, heterogênea e porosa com grupos funcionais orgânicos (ácidos carboxílicos, aminas, grupos OH) que podem se tornar sítios de adsorção de metais pesados e de compostos orgânicos. Os testes biossorção de íons de cobre (II) pelo compósito mostraram que o processo é favorável e espontâneo, obtendo 62,11 mg/g de capacidade máxima de adsorção e 93,21% de percentual de remoção das espécies metálicas. Enquanto para TOG o percentual máximo de remoção alcançado foi de 91,59% e 57,0 mg/g de capacidade máxima de adsorção para o CPAQB. Os testes de FAD e FPB para ambos os contaminantes mostraram que o emprego da técnica combinada adsorção/flotação ocasiona o aumento do percentual de remoção frente à flotação por ar dissolvido com e sem adição de surfactante. Além disso, o tratamento de uma amostra de água produzida real via flotação de partículas biossorventes foi bem sucedido para a remoção de TOG, uma vez que sua concentração foi reduzida de 50 mg/L para 12 mg/L, se enquadrando na legislação vigente. Mostrando que essa técnica e o compósito CPAQB têm potencial de aplicabilidade para o tratamento da água produzida.Produced water management is a concern in the oil industry due to the toxicity of the effluent and its immense production volume, so the optimization of contaminant removal techniques, such as adsorption and flotation, is necessary to keep the process sustainable and unexpensive. Therefore, the objective of this work was to develop ecological and cheap bioadsorbent composites to remove contaminants from produced water through the combination of adsorption and flotation techniques. The composite was produced from a mixture of chitosan, biochar and bentonite and characterized by zeta potential, pH at zero charge point, infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). Finite bath bioadsorption, dissolved air flotation (DAF) and Sorptive flotation (SF) tests were performed to remove OGC and Cu2+ ions in synthetic effluents and for a real produced water sample. The morphological and surface characterization of the material showed the presence of a rough, heterogeneous and porous surface with organic functional groups (carboxylic acids, amines, OH groups) that can become adsorption sites for heavy metals and organic compounds. The biosorption tests of copper (II) ions by CPAQB showed that the process is favorable and spontaneous, obtaining 62.11 mg/g of maximum adsorption capacity and 93.21% of maximum removal percentage of these metallic species. While for TOG the maximum percentage of removal achieved was 91.59% and 57.0 mg/g of maximum adsorption capacity for CPAQB. The DAF and SF tests for both contaminants showed that the use of the combined adsorption/flotation technique causes an increase in the removal percentage compared to dissolved air flotation with and without surfactant addition. In addition, the treatment of a sample of real produced water via sorptive flotation was successful for the removal of TOG, since its concentration was reduced from 50 mg/L to 12 mg/L, complying with current legislation. Showing that this technique and the CPAQB composite have potential applicability for the treatment of produced water.2025-04-28Universidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICAUFRNBrasilCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAÁgua produzidaAdsorçãoFlotaçãoCompósitoBiomassaTratamento de efluentesAplicação de bioadsorventes em sistema combinado adsorção/flotação para tratar água produzidainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALAplicacaobioadsorventessistema_DeusJunior_2023.pdfapplication/pdf6704961https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/55564/1/Aplicacaobioadsorventessistema_DeusJunior_2023.pdf8b3d53770a8823c0665f939028854d14MD51123456789/555642024-03-19 01:01:36.443oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/55564Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2024-03-19T04:01:36Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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