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Título: Remoção de sulfeto de hidrogênio de biogás a partir de soluções de ferro III produzidas por eletrólise: avaliação da cinética química de purificação e regeneração
Título(s) alternativo(s): Hydrogen sulfide removal from biogas from iron III solutions produced by electrolysis: evaluation of the chemical kinetics of purification and regeneration
Autor(es): Cavaler, Jadiane Paola
Orientador(es): Eyng, Eduardo
Palavras-chave: Eletrólise
Cinética química
Sulfeto de hidrogênio
Electrolysis
Chemical kinetics
Hydrogen sulphide
Data do documento: 25-Fev-2021
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Medianeira
Citação: CAVALER, Jadiane Paola. Remoção de sulfeto de hidrogênio de biogás a partir de soluções de ferro III produzidas por eletrólise: avaliação da cinética química de purificação e regeneração. 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Ambientais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2021.
Resumo: Biogás é uma mistura gasosa proveniente da digestão anaeróbica dos resíduos orgânicos, composto por metano (CH4), dióxido de carbono (CO2) e outros gases traço, como o sulfeto de hidrogênio (H2S). Apresenta grande potencial para geração de energia, pois possui alto poder calorífico. Porém para sua utilização é necessário que seja submetido a processos de remoção de H2S, pois este em concentrações elevadas causa danos potenciais a saúde humana, além de altamente corrosivo. Na busca por metodologias para a purificação do biogás, sistemas de absorção química vem demonstrando bastante eficiência na remoção de sulfetos de hidrogênio. O presente trabalho buscou produzir três soluções de Ferro para purificação de biogás, de concentração 0,35 g.L-1definidas em ensaios preliminares, utilizando um sistema de eletrólise com eletrodos de Ferro e NaCl como eletrólito, alterando somente a corrente elétrica e fixando o tempo em 8,5 minutos. Avaliaram-se as concentrações de Fe2+, Fe3+e Fe Total das soluções imediatamente após seu preparo e durante os ensaios de purificação, minuto a minuto durante 14min. A solução de ferro foi introduzida em uma coluna, utilizada então para remover o H2S do biogás, e depois regenerou-se a solução com a passagem de ar durante 20 minutos. A partir dos resultados cinéticos para a purificação e regeneração, buscou-se ajustes de cinética para as duas etapas, utilizando os modelos de primeira e segunda ordem, além do teste com o modelo sigmoidal –Logistic. Para o tratamento dos dados, utilizou-se o RMSE a partir do Microsoft Excel e a plataforma solver.O modelo cinético obtido para ambas as etapas foi o sigmoidal, também conhecido como logistic.
Abstract: Biogas is a gas mixture from the anaerobic digestion of organic waste, composed of methane (CH4), carbon dioxide (CO2) and other trace gases, such as hydrogen sulfide (H2S). It has great potential for energy generation, as it has high calorific value. However, for its use, it is necessary that it be subjected to H2S removal processes, as this in high concentrations causes potential damage to human health, in addition to being highly corrosive. In the search for methodologies for the purification of biogas, chemical absorption systems have shown to be very efficient in removing hydrogen sulfides. The present work sought to produce three iron solutions for biogas purification, with a concentration of 0.35 gL-1 defined in preliminary tests, using an electrolysis system with electrodes of iron and NaCl as electrolyte, changing only the electric current and fixing the time in 8.5 minutes. The concentrations of Fe2 +, Fe3 + and FeTotal of the solutions were evaluated immediately after their preparation and during the purification tests, minute by minute for 14 min. The iron solution was introduced into a column, then used to remove the H2S from the biogas, and then the solution was regenerated with the passage of air for 20 minutes. From the kinetic results for the purification and regeneration, kinetics adjustments were sought for the two stages, using the first and second order models, in addition to the test with the sigmoidal model -Logistic. For data treatment, RMSE was used from Microsoft Excel and the solver platform. The kinetic model obtained for both stages was the sigmoidal, also known as logistic.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25468
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