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Título: Lodo secundário de esgoto sanitário como adsorvente alternativo para remoção de corante vermelho reativo 120 em solução aquosa
Título(s) alternativo(s): Secondary sanitary sewage sludge as an alternative adsorbent for the removal of reactive red dye 120 in aqueous solution
Autor(es): Pereira, Izadora Consalter
Orientador(es): Carvalho, Karina Querne de
Palavras-chave: Adsorção
Lodo residual - Reaproveitamento
Corantes
Águas residuais - Purificação - Remoção de cor
Cinética química
Reaproveitamento (Sobras, refugos, etc.)
Engenharia civil
Adsorption
Sewage sludge - Recycling
Colorings matter
Sewage - Purification - Color removal
Chemical kinetics
Recycling (Waste, etc.)
Civil engineering
Data do documento: 23-Fev-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: PEREIRA, Izadora Consalter. Lodo secundário de esgoto sanitário como adsorvente alternativo para remoção de corante vermelho reativo 120 em solução aquosa. 2018. 201 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2018.
Resumo: Diante da problemática da disposição final inadequada do lodo de esgoto sanitário e a poluição causada por efluentes contaminados com corantes, neste trabalho foi avaliada a utilização do lodo de esgoto como adsorvente alternativo aos carvões ativados comerciais de elevado custo. Desta forma, a reutilização deste resíduo alia alternativa sustentável ao seu potencial de reciclagem. Foi avaliado potencial deste resíduo na remoção do corante Vermelho Reativo 120 na forma in natura (sem técnica de ativação), após tratamento térmico (pirólise) e tratamento químico com HNO3 0,1 mol L -1 . Os adsorventes foram caracterizados físico-quimicamente pelo teor de umidade, material volátil e de cinzas, massa específica real, pH, pH do ponto de carga zero (pHpcz), Espectrometria no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Método de Boehm, morfologia por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e por Sistema de Energia Dispersiva (EDS); Difratometria de Raios X; Análise Termogravimétrica e análise de adsorção/dessorção de N2. Procederamse os ensaios cinéticos com base no planejamento estatístico elaborado com delineamento composto central rotacional (DCCR), variando pH e temperatura para cada um dos adsorventes estudados. Posteriormente, foram conduzidos ensaios de equilíbrio de adsorção por meio das isotermas e determinações das propriedades termodinâmicas (ΔS°, ΔH° e ΔG°). Os dados cinéticos obtidos foram ajustados aos modelos de pseudo-primeira e pseudo-segunda ordem de Lagergren. A partir dos resultados, foi verificado que a adsorção com lodo in natura apresentou baixa eficiência em termos de remoção de corante. Entretanto, a eficiência da adsorção do corante com lodo pirolisado e funcionalizado resultou em 75 a 92% e de 92 a 97%, respectivamente, com diferentes valores de pH e temperatura. Os dados da cinética de adsorção foram melhor ajustados ao modelo de pseudo-segunda ordem com R² superiores a 0,98 para a maioria das condições investigadas e os dados de equilíbrio de adsorção ao modelo de Langmuir. Os resultados do ΔG° resultaram negativos nas temperaturas de 25 °C, 45 °C e 55 °C, indicando que o processo é endotérmico e espontâneo. O aumento da temperatura favoreceu a adsorção com lodo de esgoto. Desta maneira, concluiu-se que o lodo de esgoto sanitário utilizado neste estudo, com tratamento térmico e químico, é uma alternativa na remoção do corante Vermelho Reativo 120, sendo possível utilizá-lo como adsorvente alternativo de baixo custo.
Abstract: Considering the problem of inadequate final disposition of sewage sludge and pollution caused by contaminated effluents with dyes, in this work, evaluated the use of sewage sludge as an alternative adsorbant to high-cost commercial activated carbon. Thereby, reuse of this waste ally a sustainable alternative to its recycling potential. It was evaluated the potential of this residue in the removal of the Red Reactive 120 dye in the in natural form (without activation technique), after thermal treatment (pyrolysis) and chemical treatment with 0.1 mol L-1 HNO3. The adsorbents were physico-chemically characterized by the moisture content, volatile and ash content, real specific mass, pH, zero charge point pH (pHpcz), Fourier Transform Infrared Spectrometry (FTIR), Boehm Method, morphology by Scanning Electron Microscopy (SEM) and by Dispersive Energy System (EDS); X-ray diffractometry; Thermogravimetric analysis and adsorption/desorption analysis of N2. The kinetic assays were carried out based on the statistical design elaborated with central composite rotational design (CCRD), varying pH and temperature for each of the studied adsorbents. Subsequently, adsorption equilibrium tests were carried out using isotherms and thermodynamic properties (ΔS°, ΔH° and ΔG°). The kinetic data obtained were adjusted to the pseudo-first and pseudo-second order Lagergren models. From the results, it was verified that natural sludge adsorption presented low efficiency in terms of dye removal. However, the efficiency of adsorption of dye with pyrolyzed and functionalized sludge resulted in 75 to 92% and 92 to 97%, respectively, with different values of pH and temperature. The adsorption kinetics data were better fitted to the pseudosecond order model with R² higher than 0.98 for most of the investigated conditions and the adsorption equilibrium data to the Langmuir model. The ΔG ° results were negative at 25°C, 45°C and 55°C, indicating that the process is endothermic and spontaneous. The increase in temperature favored adsorption with sewage sludge. Thus, it was concluded that the sewage sludge used in this study, with thermal and chemical treatment, is an alternative in the removal of Red Reactive 120 dye, and it can be used as an alternative low-cost adsorbent.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3126
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