Adsorção e dessorção do corante preto reativo 5 em solução aquosa utilizando adsorvente alternativo de lodo de esgoto sanitário (biocarvão)

• Autor(a) principal: Freitas, Daiane Cristina de
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5111
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA; Reaproveitamento (Tecnologia química); Adsorção; Lodo residual; Corantes - Indústria têxtil; Indústria Têxtil; Esgotos; Resíduos industriais; Recycle operations (Chemical technology); Adsorption; Sewage sludge; Colorings matter - Textile industry and fabrics; Textile industry; Sewerage; Factory and trade waste; Engenharia Civil

O lodo de esgoto é considerado um passivo ambiental devido à quantidade gerada e a problemática na destinação. Uma alternativa de destino deste resíduo seria sua transformação em biocarvão para ser utilizado na remoção de outros poluentes, como por exemplo, os corantes sintéticos. A maioria destes corantes são de difícil degradação e quando presentes em efluentes que são descartados em corpos hídrícos, podem trazer prejuízos à fauna e flora aquática. Neste sentido, o objetivo desta pesquisa foi investigar a capacidade adsortiva e dessortiva do lodo de esgoto previamente pirolisado (LP) e funcionalizado (LF) na remoção do corante Preto Reativo 5. Os adsorventes foram caracterizados por meio de análises físicas, químicas e texturais. Posteriormente, foram realizados os ensaios cinéticos de acordo com planejamento estatístico empregando o delineamento composto central rotacional (DCCR) fatorial 23, variando pH da solução, temperatura do ensaio e massa de adsorvente. Os ensaios de equilíbrio de adsorção por meio das isotermas e determinação das propriedades termodinâmicas foram realizados a partir da condição ótima verificada pela desejabilidade no planejamento estatístico. Na dessorção foram testadas soluções regenerantes, sendo o melhor foi utilizado na dessorção, bem como nos ciclos de adsorção/dessorção. Para a adsorção em fluxo contínuo, foi realizado o DCCR 23, variando-se vazão de entrada, concentração de RB 5 e massa de adsorvente. Na condição ótima obtida no planejamento foram tratados efluente têxtil e efluente têxtil fortificado com o RB 5. O mesmo foi aplicado para a condição ótima obtida na cinética de adsorção em batelada. Com a realização das caracterizações físicas, químicas e texturais verificou-se que os adsorventes apresentaram características de mesoporosidade e que os poros presentes no material são maiores que a molécula do corante, o que evidencia a capacidade de adsorção dos adsorventes alternativos propostos. As eficiências de adsorção obtidas para os adsorventes nas condições ótimas obtidas pela desejabilidade foram de 72% para LP e 99% para LF. Na adsorção, o melhor ajuste dos dados experimentais foi obtido para o modelo cinético de pseudo-segunda ordem (R2 > 0,98) para ambos os adsorventes. Quanto a investigação da capacidade adsortiva, foram ajustados os modelos Sigmóide e Wu para LP e LF, respectivamente. O processo de adsorção ocorreu de forma exotérmica (-327,86 kJ mol-1) para LP e endotérmica (23,03 kJ mol-1) para LF, sendo que para ambos a adsorção foi espontânea e termodinamicamente favorável. No processo de dessorção, o melhor ajuste foi obtido para o modelo de pseudo-segunda ordem (0,326 e 1,233 mg g-1 para LP e LF, respectivamente) e o modelo de Langmuir foi o que melhor se ajustou aos dados na isoterma, tanto para LP (0,348 mg g-1 e R2 0,75), quanto para LF (0,660 mg g-1 e R2 0,63). A dessorção ocorreu de forma exotérmica (-278,26 kJ mol-1 para LP e -104,21 kJ mol-1 para LF), com afinidade entre adsorvato e adsorvente, de forma espontânea e termodinamicamente favorável. Ainda, foi proposto mecanismo adsortivo por pontes de hidrogênio para o LP e por interação eletrostática para LF. Já o mecanismo dessortivo foi impedido principalmente pela quimiossorção presente. Por fim, com a realização dessa pesquisa pode-se concluir que o lodo de esgoto pode ser utilizado como adsorvente alternativo, pois as análises realizadas indicam seu bom desempenho no processo.