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Title in Portuguese: Remoção de Cu(II), Ni(II), Cd(II) e Pb(II) de efluentes de indústrias de galvanoplastia usando o sistema híbrido adsorção-eletro-flotação-coagulação
Title: Removal of Cu (II), Ni (II), Cd (II) and Pb (II) of wastewater of electroplating industry using hybrid system adsorption electro-flotation-coagulation
Author: Teixeira, Raimundo Nonato Pereira
Advisor(s): Nascimento, Ronaldo Ferreira do
Co-advisor(s): Silva, Marcos Antônio Araújo
Keywords: Saneamento
Adsorção
Argila
Metais
Issue Date: 12-Feb-2015
Citation: TEIXEIRA, R. N. P. Remoção de Cu(II), Ni(II), Cd(II) e Pb(II) de efluentes de indústrias de galvanoplastia usando o sistema híbrido adsorção-eletro-flotação-coagulação. 2015. 185 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015.
Abstract in Portuguese: Problemas de contaminação dos corpos hídricos têm estimulado muitos pesquisadores em todo mundo na busca de alternativas que resolvam ou minimizem os efeitos causados pelos descartes de materiais tóxicos ao meio ambiente. O que se deseja, preferencialmente, é que tais soluções sejam economicamente viáveis e eficientes. Os metais tóxicos fazem parte da lista dos principais contaminantes dos corpos hídricos. Por se tratarem de substâncias químicas bastante perigosas, esta classe de material tem levado muitos grupos de pesquisa na busca de conseguir evitar a contaminação dos corpos hídricos por este tipo de material. Os efluentes gerados pelas indústrias de galvanoplastia possuem uma elevada concentração de íons metálicos, por isso devem ser tratados antes do descarte aos corpos receptores. Os processos que usam adsorção despontam como uma das linhas de pesquisas mais avaliadas por inúmeros pesquisadores no intuito de contribuir com esta problemática. Os processos eletroquímicos também têm sido testados na remediação de efluentes contaminado por diversos poluentes, inclusive metais tóxicos. As argilas naturais desempenham um papel importante neste tipo de estudo. Diversos trabalhos vêm apresentando resultados bastante promissores com o uso deste tipo de material na remoção de metais tóxicos. Este trabalho se propõe a realizar um estudo comparativo de eficiência de remoção dos íons Cu(II), Ni(II), Cd(II) e Pb(II) a partir de seis argilas naturais de solo brasileiro. As argilas utilizadas foram: Argila sódica (AS), argila verde (AV), argila chocolate cálcica (ACCA), argila férrica (AF), atapulgita (AT) e caulim (CAU). Foram realizados estudos de equilíbrio através de isotermas de adsorção em sistemas de batelada. Para os estudos de equilíbrio utilizaram-se sistemas monoelementares e multielementares contendo os quatro íons metálicos. Realizou-se também o estudo cinético para avaliarmos os menores tempos de equilíbrio. Por fim foram realizados experimentos com sistemas híbridos que utilizam adsorção e eletroflotação-coagulação, com a finalidade de trabalharmos em sistemas contínuos. Os resultados obtidos mostram que todas as argilas apresentam boa capacidade de adsorção para os quatro íons. Os resultados de equilíbrio de adsorção foram confrontados com os modelos de Langmuir, Freundlich e Temkin. As capacidades máximas de adsorção obtidas a partir de soluções monoelementares foram: 50,76 mg.g-1 [AS/Pb(II)], 50,76 mg.g-1 [AV/Cu(II)], 57,14 mg.g-1 [ACCA/ Cu(II)], 34,72 mg.g-1 [AF/ Cu(II)], 169,4 mg.g-1 [AT/Pb(II)] e 10,29 mg.g-1 [CAU/Cu(II)]. O modelo cinético que melhor se adequou aos dados experimentais foi o de pseudo segunda ordem. Os modelos de difusão de Webber-Morri e Boyd demonstram que os processos de adsorção ocorrem em mais de uma etapa e que nos primeiros tempos predomina o processo de difusão intrafilme. Os experimentos de eletroflotação-coagulação associados à adsorção com argilas mostraram-se promissores porque promoveram um incremento nas capacidades de remoção e facilitam a separação dos argilominerais da fase aquosa. As capacidades de remoção do íon Cu(II) a partir do efluente industrial usando o sistema híbrido foram: 54% para [AL/AS], 45% para [AL/ACCA], 57% para [AL/AF] 33% para [AL/AT], 48% para [FE/AS], 47% para [FE/ACCA], 54% para [FE/AF] e 40% para [FE/AT].
Abstract: Bodies of water contamination problems have stimulated many researchers around the world in the search for alternatives to solve or minimize the effects caused by discharges of toxic materials to the environment. What is desired, preferably, is that such solutions are economically viable and efficient. Toxic metals on the list of the main contaminants of water bodies. Because these are very dangerous chemicals, this class of materials has led many research groups seeking to achieve avoid contamination of water bodies by this type of material. The wastewater generated by electroplating industries have a high concentration of metal ions, so it should be treated before discharge to receiving waters. The processes using adsorption emerge as one of the research lines most valued by many researchers in order to contribute to this issue. Electrochemical processes have also been tested in the remediation of wastewater contaminated with various pollutants, including toxic metals. Natural clays play an important role in this type of study. Several studies have shown very promising results with the use of such material in the removal of toxic metals. This paper aims to conduct a comparative study of removal efficiency of Cu (II), Ni (II), Cd (II) and Pb (II) from six natural clays Brazilian soil. The clays were used: sodium Clay (AS), green clay (AV), clay chocolate calcium (ACCA), ferric clay (AF), attapulgite (AT) and kaolin (CAU). Balance studies were performed through adsorption isotherms in batch systems. For the balance of studies used monoelementares systems and multielement containing the four metal ions. We have also performed the kinetic study to evaluate the lower equilibrium times. Finally experiments were conducted with hybrid systems which use electrocoagulation-adsorption and coagulation with the purpose of working in a continuous system. The results show that all clays have good adsorption capacity for the four ions. The adsorption equilibrium results were compared with the Langmuir, Freundlich and Temkin. The maximum adsorption capacity obtained from monoelementares solutions were: 50.76 mg.g-1 [AS / Pb (II)], 50.76 mg.g-1 [AV / Cu (II)], 57.14 mg.g-1 [ACCA / Cu (II)], 34.72 mg.g-1 [AF / Cu (II)], 169.4 mg.g-1 [AT / Pb (II)] and 10 29 mg.g-1 [CAU / Cu (II)]. The kinetic model best suited to the experimental data was the pseudo second order. The Webber-Morri diffusion models and Boyd show that adsorption processes occur in more than one step and that in the early days predominates intrafilme diffusion process. The electrocoagulation-clotting experiments associated with adsorption with clays are promising because it promoted an increase in the removal capacity and facilitate the separation of the clay from the aqueous phase. The ion removal capacities of Cu (II) from industrial wastewater using the hybrid system were: 54% [AL / AS] to 45% [Al / ACCA] to 57% [Al / HF] 33% to [AL / AT], 48%
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/11567
metadata.dc.type: Tese
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