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metadata.dc.type: Dissertação
Title: Utilização das zeólitas Y e ZSM-5 na adsorção do 1,2-dicloroetano
Other Titles: Use of zeolites Y and ZSM-5 in the adsorption of 1,2-dichloroethane
metadata.dc.creator: Costa, Jamerson Willian da Silva
metadata.dc.contributor.advisor1: Silva, Antonio Osimar Sousa da
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Soletti, João Inácio
metadata.dc.contributor.referee1: Meili, Lucas
metadata.dc.contributor.referee2: Vieira, Melissa Gurgel Adeodato
metadata.dc.description.resumo: Efluentes contaminados por 1,2-dicloroetano (DCA) requerem um tratamento adequado devido a sua toxicidade, estabilidade, poder mutagênico e carcinogênico. Para o tratamento destes efluentes, a adsorção tem sido investigada por apresentar: baixo consumo energético, possibilidade de separação de misturas azeotrópicas, flexibilidade do sistema e baixo custo operacional. As zeólitas ZSM-5 e Y vêm sendo estudadas como uma alternativa ao carvão ativado, mostrando-se eficientes na remoção do DCA. As zeólitas sintetizadas foram caracterizadas pelas técnicas de raios X, termogravimetria e adsorção de nitrogênio líquido. Os ensaios de adsorção em batelada foram realizados com as zeólitas em pó e particuladas (prensadas). Já para os ensaios de adsorção em coluna, somente foram aplicadas as zeólitas prensadas. A formação das estruturas cristalinas foi constatada para ambas as zeólitas a partir da comparação entre os difratogramas das zeólitas sintetizadas e dos padrões disponíveis na literatura. As análises térmicas também demonstraram que as zeólitas são estáveis no intervalo de temperatura avaliado, 30 a 800 °C, sem demonstrar deformação da estrutura cristalina. As propriedades texturais das zeólitas sintetizadas e das zeólitas prensadas se monstraram compatíveis com as das zeólitas aplicadas na literatura e com as das zeólitas comerciais, indicando que a aplicação dessas não comprometem os resultados dos ensaios de adsorção a qual serão empregadas. Os ensaios de adsorção em batelada demonstraram que o processo de adsorção é rápido, alcançando o equilíbrio em menos de 30 min. Além disto, demonstraram que a zeólita Y apresenta baixa capacidade de adsorção quando aplicada em soluções pouco concentradas, quando comparada a ZSM-5. Já em soluções com elevadas concentrações, a zeólita Y apresenta uma capacidade de adsorção superior ao da ZSM-5. Isto se deve ao tipo de isoterma de adsorção apresentado pelas zeólitas, do tipo L para a zeólita ZSM-5 e do tipo S para a zeólita Y. Vale destacar ainda que, apesar de tal comportamento ocorrer para as zeólitas sintetizadas, o mesmo não foi observado para as zeólitas prensadas. As zeólitas prensadas mantiveram o perfil de isoterma de adsorção de suas formas sintetizadas, com uma leve tendência sigmoidal para a ZSM-5 prensada. A capacidade de adsorção das zeólitas prensadas também apresentou uma redução quando comparada as zeólitas sintetizadas, sendo a zeólita Y prensada a que apresentou a menor capacidade de adsorção dentre todos os adsorventes testados. Os ensaios de adsorção em coluna mostraram-se discordantes do que foi apresentado nos ensaios de adsorção em batelada. Enquanto os ensaios realizados com a ZSM-5 prensada apresentaram eficiência de processo de aproximadamente 80%, com tempos de corrida superiores a 40 min, os ensaios realizados com a Y prensada não apresentaram boa eficiência de processo, além de não apresentarem tempo de corrida significativo, o que torna inviável sua utilização no processo de adsorção em coluna. Não foi observada também perda significativa de eficiência após a realização de quatro ciclos de adsorção e dessorção.
Abstract: Effluents contaminated with 1,2-dichloroethane (DCA) require correct treatment due to their toxicity, stability, mutagenic and carcinogenic potential. For the treatment of these effluents, adsorption has been investigated for exhibit: low energy consumption, possibility of separation of azeotropic mixtures, system flexibility and low operational cost. Zeolites ZSM-5 and Y have been studied as an alternative to the activated charcoal, being efficient in the removal of DCA. Synthesized zeolites were characterized by X-ray, thermogravimetric and nitrogen adsorption. The batch adsorption assays were performed with the zeolites in powder and particulate (pressed). For the column adsorption tests, only the pressed zeolites were applied. The formation of the crystalline structures was observed for both zeolites from the comparison between the diffractograms of the synthesized zeolite and the standards available in the literature. Thermal analysis also showed that the zeolites are stable at rated temperature range 30 to 800 °C without showing deformation of the crystal structure. The textural properties of the zeolites synthesized and the pressed zeolites are compatible with those of the zeolites applied in the literature and with those of the commercial zeolites, indicating that the application of these zeolites does not compromise the results of the adsorption tests which will be employed. The batch adsorption experiments demonstrated that the adsorption process is fast, reaching equilibrium in less than 30 min. In addition, they showed that the Y zeolite presents low adsorption capacity when applied in low concentrated solutions when compared to ZSM-5. However in solutions with high concentrations, the Y zeolite has a higher adsorption capacity than ZSM-5. This is due to the type of adsorption isotherm presented by zeolites, type L for zeolite ZSM-5 and type S for zeolite Y. Although such behavior occurs for the zeolites synthesized, the same was not observed for the pressed zeolites. The pressed zeolites retained the adsorption isotherm profile of their synthesized forms, with a slight sigmoidal tendency for pressurized ZSM-5. The adsorption capacity of the pressed zeolites also showed a reduction when compared to the zeolites synthesized, and the pressed zeolite Y had the lowest adsorption capacity among all the adsorbents tested. Column adsorption tests were discordant to what was presented in the batch adsorption assays. While the tests performed with pressed ZSM-5 presented approximately 80% process efficiency, with run times greater than 40 min, the tests carried out with pressed Y did not present good process efficiency, besides not presenting significant run time, which makes its use unviable in the column adsorption process. There was also no significant loss of efficiency after four cycles of adsorption and desorption.
Keywords: Dicloreto de etil
Adsorção
1,2-dicloroetano
Zeolitas
Adsorption
1,2-dichloroethane
Column
Zeolites
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Alagoas
metadata.dc.publisher.initials: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citation: COSTA, Jamerson Willian da Silva. Utilização das zeólitas Y e ZSM-5 na adsorção do 1,2-dicloroetano. 2018. 83 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2018.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/4548
Issue Date: 28-Mar-2018
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