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Título: Dessulfurização de biogás por absorção em solução aquosa, auxiliado por resina de troca de ânions
Título(s) alternativo(s): Desulphurization of biogas by absorption in aqueous solution, aided by anion exchange resin
Autor(es): Santos, Rosângela Aparecida Ribeiro
Orientador(es): Baraldi, Ilton José
Palavras-chave: Energia - Fontes alternativas
Troca iônica
Gases - Absorção e adsorção
Renewable energy sources
Ion exchange
Gases - Absortion and adsortion
Data do documento: 28-Mar-2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Medianeira
Citação: SANTOS, Rosângela Aparecida Ribeiro. Dessulfurização de biogás por absorção em solução aquosa, auxiliado por resina de troca de ânions. 2023. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Ambientais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2023.
Resumo: A qualidade de vida do ser humano está diretamente ligada à disponibilidade de energia, e o biogás é uma fonte de energia renovável que pode ser armazenado e é produzido por meio de dejetos. O principal inconveniente do biogás é a presença de sulfeto de hidrogênio (H2S), que gera corrosão das instalações e emite óxidos de enxofre (SOx) após a combustão. Apesar da existência de sistemas para remover o H2S do biogás, existe a carência de sistemas para as pequenas e médias propriedades rurais e com um custo de implantação acessível. Neste trabalho foi estudado a absorção de H2S de biogás em água ultrapura e em solução alcalina com NaOH 0,1 mol L-1, e verificou-se a possibilidade de utilizar essas soluções para remover H2S do biogás. As soluções aquosas provenientes da absorção de H2S do biogás foram tratadas com resina de troca iônica A400 (Purolite®), buscando regenerar a solução e recuperar a capacidade inicial de remover H2S do biogás. As concentrações de H2S que em pH alcalino estão na forma de sulfeto, foram determinadas satisfatoriamente por método analítico espectrofotométrico, e confirmado a interação de sulfeto com a resina de troca iônico por espectrometria de raio X acoplado ao microscópio eletrônico de varredura (EDS-MEV). Foi possível verificar que a cinética de remoção do biogás obedece ao modelo proposto por Thomas, e encontrando-se os parâmetros cinéticos, foi possível dimensionar um leito fixo contendo resina de troca iônica A400 (Purolite®) para tratar as soluções saturadas com H2S provenientes do biogás. Pode-se observar a viabilidade técnica de utilizar uma solução aquosa para absorver H2S, seguido de regeneração com A400 e reutilização de modo contínuo, considerando-se a remoção com eficiência de praticamente 100% do H2S presente nas soluções, e a possibilidade de uso da solução absorvente em sistema fechado.
Abstract: The quality of human life is directly linked to the availability of energy, and biogas is a renewable energy source that can be stored and is produced through waste. The main drawback of biogas is the presence of hydrogen sulfide (H2S), which corrodes installations and emits sulfur oxides (SOx) after combustion. Despite the existence of systems to remove H2S from biogas, there is a lack of systems for small and medium-sized rural properties and with an affordable implementation cost. In this work, the absorption of H2S from biogas in ultrapure water and in alkaline solution with 0.1 mol L-1 NaOH was studied, and the possibility of using these solutions to remove H2S from biogas was verified. The aqueous solutions resulting from the absorption of H2S from the biogas were treated with A400 ion exchange resin (Purolite®), seeking to regenerate the solution and recover the initial capacity to remove H2S from the biogas. The concentrations of H2S, which are in the form of sulfide at alkaline pH, were satisfactorily determined by a spectrophotometric analytical method, and confirmed the interaction of sulfide with the ion exchange resin by X-ray spectrometry coupled to a scanning electron microscope (EDS-SEM) . It was possible to verify that the biogas removal kinetics obeys the model proposed by Thomas, and by finding the kinetic parameters, it was possible to dimension a fixed bed containing A400 ion exchange resin (Purolite®) to treat the solutions saturated with H2S from the biogas. One can observe the technical viability of using an aqueous solution to absorb H2S, followed by regeneration with A400 and continuous reuse, considering the efficient removal of practically 100% of the H2S present in the solutions, and the possibility of using the absorbent solution in a closed system.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32011
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