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Título: Aplicação e caracterização de carepa de aço com carvão ativado no tratamento de 2,4-dinitrofenol em reator de leito fixo
Título(s) alternativo(s): Application and characterization of steel scrapwith activated charcoalin the treatment of 2,4-dinitrophenol in a fixed bed reactor
Autor(es): Falchi, Paloma Patrícia
Orientador(es): Rodrigues, Marcio Barreto
Palavras-chave: Resíduos de metal
Metais - Reaproveitamento
Oxidação
Reação de oxidação-redução
Metal wastes
Metals - Recycling
Oxidation
Oxidation-reduction reaction
Data do documento: 4-Dez-2020
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Pato Branco
Citação: FALCHI, Paloma Patricia. Aplicação e caracterização de carepa de aço com carvão ativado no tratamento de 2,4-dinitrofenol em reator de leito fixo. 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2020.
Resumo: De maneira geral, tratamentos convencionais não são suficientes para tratar efluentes industriais de maneira eficaz, tornando necessário o investimento em novas técnicas que desempenhem maiores eficiências de tratamento e com baixo custo. Os Processos Oxidativos Avançados (POAS) são tecnologias que já se mostraram eficientes no tratamento adequado de diversos tipos de poluentes emergentes através da geração de radicais hidroxila, espécies com elevado poder de oxidação que conseguem mineralizar uma vasta gama de poluentes de forma não seletiva. A combinação de peróxido de hidrogênio com íons ferrosos desencadeia uma reação clássica entre os POAS, o processo fenton homogêneo, o foco deste trabalho foi substituir os íons ferrosos em solução por um resíduo sólido gerado na indústria siderúrgica, a carepa de aço. Esta é constituída majoritariamente por óxidos de ferro como a wustita, magnetita e hematita, que em combinação com o peróxido de hidrogênio desencadeiam uma reação do tipo fenton heterogêneo para produzir radicais hidroxila. Como estratégia para reverter efeitos como auto-agregação e passivação, a carepa foi aplicada na forma de misturas com carvão ativado numa proporção 7:3 (CC). O tamanho de partícula, massa de carepa e a dose de peróxido de hidrogênio foram determinadas através de um delineamento experimental com a finalidade de avaliar as melhores condições de trabalho a serem aplicadas no tratamento do composto modelo 2,4-Dinitrofenol (2,4-DNF), utilizando um reator de fluxo contínuo e leito fixo construído a partir de materiais como PVC e acrílico. As melhores condições resultaram em um percentual de degradação de 2,4-DNF superior a 90% e uma redução da Demanda Química de Oxigênio acima de 66%sugerindo mineralização parcial com possibilidade de formação de intermediários reacionais com potencial ecotoxicológico. A caracterização do material catalítico através das técnicas de DRX e MEV-EDS, sugerem potencial de reuso, pois não foram identificadas alterações significativas de cristalinidade e na composição elementar de fases em amostras utilizadas no tratamento. Conclui-se enfim, sobre a necessidade de emprego de estudos complementares voltados a caracterização química e ecotoxicológica do efluente tratado associado a uma otimização do processo de tratamento utilizado.
Abstract: In general, conventional treatments are not enough to effectively treat industrial effluents, making it necessarytoinvest in new techniques that perform more eficientely and at a lower cost. Advanced oxidatives processes (AOPS) are Technologies that have already proved efficient in the adequate treatment of several types of emerging pollutants through the generation of hydroxylradicals, species with high oxidation Power that are able to mineralize a wide range of pollutants in a non-selective manner. The combination of hydrogen peroxide with ferrous ions triggers a classicr eaction between the AOPs,the homogeneous fenton process, the focus of this work wastore place th eferrous ions in solution with a solid residue generated in the steel industry, the steel scrap. This is mainly constituted by iron oxides such as wustite, magnetite and hematite, which in combination with hydrogen peroxide trigger a heterogeneous fenton type reaction to produce hydroxyl radicals. As a strategy to reverse effects such as self-aggregation and passivation, thesteel scrap was applied in the form of mixtures with activated carbon in a 7: 3 ratio (coal / steel scrap). The particle size, scale weight and the hydrogen peroxide dose were determined through an experimental design in order to evaluate the Best working conditions to be applied in the treatment of the model compound 2,4-Dinitrophenol (2,4-DNF), using a continuous flow reactor and fixed bed constructed from materials such as PVC and acrylic. The Best conditions resulted in a percentage of degradation of 2,4-DNF greater than 90%, and a reduction in the Chemical Oxygen Demandabove 66%, suggesting partial mineralization with the possibility of formingreaction intermediates with ecotoxicological potential. The characterization of the catalytic material usingthe XRD and SEM-EDS techniques, suggestthepotential for reuse, as no significantchanges in crystallinityandElemental phase composition were identified in samples used in the treatment. Finally, it is concluded that thereis a need for the use of complementary studies aimed at the Chemical and ecotoxicological characterization of the treated efluent associated with anoptimization of the treatment processused.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24430
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