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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30926| Título: | Pó de rocha granítica na remoção de corante em efluente e aplicação em matriz de cimento Portland |
| Título(s) alternativo(s): | Granitic rock powder in the removal of dye in effluent and application in Portland cement matrix |
| Autor(es): | Hawerroth, Mariane |
| Orientador(es): | Pietrobelli, Juliana Martins Teixeira de Abreu |
| Palavras-chave: | Resíduos industriais Corantes Pedra Granito Adsorção Argamassa Cimento Portland Economia social Factory and trade waste Colorings matter Stone Granite Adsorption Mortar Portland cement Social economic |
| Data do documento: | 28-Fev-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | HAWERROTH, Mariane. Pó de rocha granítica na remoção de corante em efluente e aplicação em matriz de cimento Portland. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2023. |
| Resumo: | Este estudo teve como intuito avaliar o desempenho do pó de rocha granítica (PRG) na remoção do corante Basazol Yellow 5G por meio de ensaios experimentais com posterior estudo da reatividade do pó de rocha granítica pós adsorção (PRGA) em matriz de cimento Portland. Para isto, o PRG foi caracterizado por meio da análise da área superficial (BET) e do ponto de carga zero (pHpcz). Também foram realizadas análises de Espectrometria de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) com o material adsorvente antes e após a adsorção. Os ensaios de adsorção em efluente sintético foram conduzidos em batelada, nos quais foram avaliadas as condições operacionais de granulometria, temperatura e pH, além da análise dos parâmetros cinéticos, de equilíbrio, termodinâmicos e capacidade de dessorção. Considerando as condições operacionais definidas para o efluente sintético, o efluente industrial estudado foi submetido aos tratamentos terciários, de adsorção, eletrocoagulação e aos processos em série para avaliação da remoção de cor, DBO e DQO. Em relação ao estudo em matriz de cimento Portland, o PRGA foi caracterizado por análise de massa específica, teor de umidade, perda ao fogo e fluorescência de raio X (FRX). Para verificar a pozolanicidade do material, foram realizados ensaios de difratometria de raio X (DRX), Chapelle modificado, índice de atividade pozolânica com cal (IAP) e índice de desempenho com cimento (ID). Para o estudo com pasta de cimento, foram realizados ensaios de resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral, massa específica, índice de vazios e absorção de água por imersão. As condições de operação foram definidas em pH 7, 25 ºC e granulometria passante de 200 mesh. O teste cinético indicou um tempo de equilíbrio de 240, 105, 60 e 40 minutos para as temperaturas de 25, 30, 40 e 50ºC, respectivamente. O modelo de pseudossegunda ordem foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais e a energia de ativação (71,35 kJ mol-1) evidenciou a ocorrência de quimiossorção. Os dados de equilíbrio foram melhor descritos pelo modelo de Langmuir, indicando que a adsorção ocorre provavelmente em monocamada. O processo foi avaliado como espontâneo, endotérmico e com diminuição da desordem na interface sólido/líquido, além de apresentar baixa taxa de dessorção do corante. O teste em efluente industrial apontou um melhor desempenho de remoção de cor (72,95%), DBO (65,16%) e DQO (20,71%) para o processo em série. A análise de FRX mostrou que o PRG e PRGA são majoritariamente compostos por óxido de silício e óxido de alumínio. Já a análise de FRX indicou a ausência de halo amorfo nas amostras e presença de SiO2, albita e microclina. Quanto à reatividade, o PRG e o PRGA não atenderam os requisitos mínimos no ensaio de Chapelle modificado e de resistência nos ensaios de IAP e ID para classificá-los como materiais pozolânicos. No estudo do efeito fíler com as pastas de cimento, houve resultado favorável para substituição parcial do cimento em argamassas utilizando ambos os materiais, com melhor desempenho com a substituição de 10%. Com base no contexto da economia circular, o pó de rocha granítica demonstrou potencial para uso no tratamento de efluente com o corante Basazol Yellow 5G e posterior uso como fíler em matriz de cimento Portland. |
| Abstract: | This study aimed to evaluate the performance of granitic rock powder (PRG) in the removal of Basazol Yellow 5G dye through experimental tests with subsequent study of the post-adsorption granitic rock powder (PRGA) reactivity in Portland cement matrix. For this, the PRG was characterized by analyzing the surface area (BET) and the point of zero charge (pHpcz). Fourier Transform Infrared Spectrometry (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM) analyzes were also carried out with the adsorbent material before and after adsorption. The adsorption tests in synthetic effluent were conducted in batches, in which the operational conditions of granulometry, temperature and pH were evaluated, in addition to the analysis of kinetic, equilibrium, thermodynamic parameters and desorption capacity. Considering the operational conditions defined for the synthetic effluent, the industrial effluent studied was submitted to tertiary treatments, adsorption, electrocoagulation and series processes to evaluate the removal of color, BOD and COD. Regarding the Portland cement matrix study, the PRGA was characterized by analysis of specific mass, moisture content, loss on ignition and X-ray fluorescence (FRX). To verify the pozzolanicity of the material, X-ray diffraction tests (DRX), modified Chapelle, pozzolanic activity index with lime (IAP) and performance index with cement (ID) were carried out. For the study with cement paste, tests were carried out on compressive strength, tensile strength by diametral compression, specific mass, voids index and water absorption by immersion. The operating conditions were defined as pH 7, 25 ºC and 200 mesh passing granulometry. The kinetic test indicated an equilibrium time of 240, 105, 60 and 40 minutes for temperatures of 25, 30, 40 and 50ºC, respectively. The pseudo-second order model was the one that best fitted the experimental data and the activation energy (71.35 kJ mol-1) showed the occurrence of chemosorption. Equilibrium data were best described by the Langmuir model, indicating that adsorption probably occurs in a monolayer. The process was evaluated as spontaneous, endothermic and with a decrease in disorder at the solid/liquid interface, in addition to presenting a low rate of dye desorption. The test in industrial effluent showed a better performance of color removal (72.95%), BOD (65.16%) and COD (20.71%) for the serial process. FRX analysis showed that PRG and PRGA are mostly composed of silicon oxide and aluminum oxide. The FRX analysis indicated the absence of amorphous halo in the samples and the presence of SiO2, albite and microcline. As for reactivity, PRG and PRGA did not meet the minimum requirements in the modified Chapelle test and resistance in the IAP and ID tests to classify them as pozzolanic materials. In the study of the filler effect with cement pastes, there was a favorable result for partial replacement of cement in mortars using both materials, with better performance with a 10% replacement. Based on the context of the circular economy, granitic rock powder showed potential for use in the treatment of effluent with the dye Basazol Yellow 5G and subsequent use as a filler in Portland cement matrix. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30926 |
| Aparece nas coleções: | PG - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
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