Estudo de adsorção de Cr(VI) em coluna de leito fixo utilizando rejeito de carvão de beneficiamento de Moatize

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Batistel, Nathali Ribeiro
• Orientador(a): Feris, Liliana Amaral
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Cromo hexavalente; Adsorção; Leitos fixos; Rejeito de mineração
• Palavras-chave em Inglês: Hexavalent chromium; Adsorption; Bed-fixed column; Coal beneficiation tailings
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/194583

Nos processos de mineração e beneficiamento do carvão existe a produção elevada de rejeitos. Esses materiais são,geralmente, dispostos inadequadamente provocando problemas ambientais como,por exemplo, a drenagem ácida de mina. Uma alternativa para a utilização desses materiais é a aplicação como materiais adsorventes para o tratamento de efluentes líquidos. Dentre os mais importantes poluentes, destacam-se os metais pesados e, dentre eles, o cromo hexavalente devido aos seus efeitos carcinogênicos e mutagênicos. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo utilizar o rejeito do beneficiamento de carvão de Moatize, Moçambique como sólido adsorvente em águas contaminadas. O sólido aqui chamado de R1 com granulometria de 0,7 a 1,5 mm, foi caracterizado segundo sua massa específica, densidade aparente, área superficial (BET), volume de poros e diâmetro de poros (BJH), ponto de carga zero, composição química (FRX) e mineralógica (DRX). Os ensaios foram realizados em coluna de leito fixo a 293K utilizando a variação dos efeitos dos parâmetros de concentração de entrada (3; 6,5 e 10 mg.L-1), taxa de fluxo de alimentação (5, 10 e 15 mL.min-1) e profundidade do leito (7, 16 e 30 mm) nas curvas de ruptura utilizando planejamento experimental. O tempo de ruptura (tr) apresentou aumentou em menores vazões e em maiores concentrações iniciais de cromo hexavalente. O tempo de saturação diminuiu em maiores concentrações de adsorvente. O aumento da vazão ou taxa de fluxo de alimentação apresentou diminuição no tempo de saturação. Foram aplicados os modelos analíticos de Thomas, Yan, Adams-Bohart e Dose-Resposta e BDST para ajustar os dados experimentais das curvas de avanço sob diferentes condições de operação da coluna de leito fixo. A predição da quantidade de poluente em mg adsorvida por grama de sólido, q0, obtido pelo modelo de Thomas foi satisfatória com erros menores de 12%, enquanto para a modelagem da curva de avanço os erros variaram de 12 a 33%. O modelo de Yan apresentou a predição da quantidade de poluente em mg adsorvida por grama de sólido, q0, o valor calculado pelo modelo de Yan foi menos adequado do que para o modelo de Thomas, com erros de 6% a erros máximos de 239%. Para a modelagem da curva de avanço os erros variaram de 19 a 45%. O modelo de Bohart-Adams utilizado para reproduzir o início da curva de ruptura até 15% da concentração inicial. Os parâmetros do modelo utilizado apresenta erros de 10 a 81%. O modelo Dose-Resposta é o que melhor reproduz de modo geral toda a curva para todas as concentrações de entrada de cromo hexavalente com erros médio que variam de 4 a 20%. O valor da concentração de cromo na fase sólida, q0, apresenta erros maiores do que os modelos de Thomas e Yan variando de 28 a 95% de erro médio. Para o modelo BDST (Bed Depth Service Time) os erros referentes ao modelo estão entre 0,64 a 3,48% e o coeficiente de correlação acima de 0,985 mostram que o modelo é adequado aos dados experimentais. O modelo também pode ser aplicado para predizer linhas de iso-concentração para a vazão de 5 ml.min-1 apresentando erros para o modelo entre 14-23%. Assim, tem-se o rejeito de beneficiamento de carvão como potencial sólido adsorvente para ser aplicado em colunas de leito fixo para tratamento de efluentes contendo cromo hexavalente.