Produção, caracterização e aplicação de carvão ativado a partir de lodo de estação de tratamento de água

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Kulman, Raíssa Xavaré
• Orientador(a): Rosa, Gabriela Silveira da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Pampa
• Programa de Pós-Graduação: Mestrado Acadêmico em Engenharia
• Departamento: Campus Alegrete
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Engenharia; Lodo; Adsorvente; Carvão; Engineering; Sludge; Adsorbent; Carbon
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
• Link de acesso: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/4653

O objetivo deste trabalho foi a produção, caracterização e aplicação do carvão ativado oriundo do lodo da estação de tratamento de água da cidade de Bagé, a fim de propor uma alternativa de uso para esse resíduo. A metodologia consistiu no preparo da amostra de lodo através de operações como secagem, moagem e peneiramento. Após, o carvão ativado foi obtido através da operação de pirólise, utilizando um reator de aço inox na temperatura de 550 oC por 30 min. Foram produzidos dois carvões diferentes, um realizando somente a pirólise do lodo (CA) e outro utilizando o lodo após uma ativação química com cloreto de zinco e hidróxido de cálcio (CAP). Os carvões produzidos foram caracterizados através de análises físicas, químicas e morfológicas. Para verificar o potencial de aplicação dos carvões produzidos foram realizados ensaios de adsorção com intuito de remoção do azul de metileno (AM) presente em fase líquida, corante comumente utilizado em indústrias têxteis. As amostras de CA e CAP foram caracterizadas e apresentaram área superficial específica de 101,9 a 100,3 m².g-1 e diâmetro de poro de 3,2 e 10,8 nm, respectivamente, sendo classificados como partículas mesoporosas. Através da análise termogravimétrica (TGA) observou-se que a amostra de CA não apresentou picos de perda de massa, indicando que a operação de pirólise foi efetiva na remoção dos compostos voláteis. A amostra de CAP indicou a presença de um pico de perda de massa em 500 oC, sendo este relacionado com a presença remanescente dos compostos químicos utilizados para a ativação química durante a produção do carvão. As análises de MEV demonstraram que a superfície do CA apresentou-se mais rugosa e com mais irregularidades, enquanto que a de CAP foi mais lisa, devido à presença remanescente de cloreto de zinco e hidróxido de cálcio. Os resultados obtidos através do estudo da adsorção de azul de metileno utilizando o CA e CAP foram promissores. A massa de carvão determinada nos testes preliminares foi fixa em 2 g por apresentar percentual de remoção do AM próximo de 100 %. Os resultados mostraram que a cinética de adsorção do AM utilizando CA e CAP é rápida, com remoção de mais de 50 % do corante em 2 min de processo. O modelo cinético de Elovich foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais, indicando a heterogeneidade da superfície dos carvões e a natureza química da adsorção. A isoterma de equilíbrio de adsorção classificou-se como do tipo IV e o melhor ajuste aos dados para a isoterma foi observado pelo modelo de Sips, com capacidades máximas de adsorção de 6,4 e 18,4 mg.g-1 para CA e CAP, respectivamente. Sendo assim, os resultados desse estudo comprovaram a possibilidade de utilizar o lodo proveniente da estação de tratamento de água como matéria-prima para a produção de carvão ativado e desta forma agregar valor a esse resíduo produzido em larga escala.