Modelagem e simulação do processo de adsorção de compostos orgânicos em xisto, catalisador exaurido de FCC e carvão ativado em pó

Autor: Stachiw, Rosalvo
Přispěvatelé: Neves Junior, Flavio, Assis, Lívia Mari
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2008
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
Popis: O alto custo do carvão ativado tem motivado a busca por materiais adsorvedores de baixo custo, como os subprodutos industriais. Neste sentido, o uso dos subprodutos industriais de xisto: finos de xisto (XC), xisto retortado (XR) e xisto retortado com pneus (XRP), proveniente do processo PETROSIX/PETROBRAS, e o catalisador exaurido (CAT), da unidade de FCC (Craqueamento Catalítico em Leito Fluidizado), foram caracterizados e utilizados neste trabalho na adsorção de compostos orgânicos de efluente líquido industrial. O objetivo geral deste estudo é modelar matematicamente o processo de adsorção de compostos orgânicos em xisto, catalisador exaurido de FCC e carvão ativado em pó, utilizando o modelo HSDM (Modelo de Difusão por Superfície Homogênea), e o comportamento hidráulico do sistema adsorvedor. A caracterização estrutural e química de várias amostras de xisto (finos de xisto, xisto retortado e xisto retortado com pneus) e do catalisador exaurido de FCC, além do desenvolvimento de um modelo computacional para a simulação do processo de adsorção são contribuições adicionais ao trabalho. Os resultados de caracterização dos adsorventes de xisto mostram que estes materiais são basicamente macroporosos e com área superficial em torno de 0,51 a 3,36 2 . 1 m g , além de apresentarem as mesmas estruturas cristalinas, e micrografias características dos argilominerais. Já o adsorvente CAT mostrou-se formado basicamente por faujasita, sílica e alumina, apresentando-se na forma de grânulos esféricos, irregulares e microporosos, com área superficial característica de materiais zeolíticos (148 e 155 2 . 1 m g ). Os ensaios de adsorção realizados nos efluentes sintéticos e industriais (Fenólico e Petroquímico) mostraram que existe potencial de aplicação dos subprodutos industriais de xisto e CAT na remoção de compostos orgânicos (corantes, fenóis e COT) destes efluentes. Os resultados das simulações obtidos do modelo proposto mostraram que o tratamento unicamente por adsorção em xisto ou CAT, tendo em vista os padrões ambientais de descarte de efluente (resolução CONAMA 357), é inviável. Isto por que a quantidade de adsorvente requerida é muito elevada. Entretanto, tais adsorventes podem ser utilizados na redução da carga orgânica de ambos os efluentes. Por questões de transporte, é indicado que cada subproduto industrial seja utilizado na própria indústria que lhe deu origem. Ou seja, o CAT é indicado para o tratamento do efluente Petroquímico e os adsorventes de xisto para o Fenólico. The high cost of the activated carbon has motivated the search of low cost adsorbents such as industrial by-products. In this sense, the use of industrial by-products of oil shale: Oil Shale (XC), Pirolized Oil Shale (XR) and Pirolized Oil Shale with Tires (XRP), from PETROSIX/PETROBRAS, and the spent catalyst (CAT), from FCC (Fluid Catalytic Cracking) unit were characterized and used in this work in the adsorption of organics compounds of industrial liquid effluent. The main contribution of this thesis is to propose a mathematical model to the adsorption process of organic compounds in oil shale, spent catalyst of FCC and powdered activated carbon. This model is based on HSDM (Homogeneous Surface Diffusion Model) model and on the hydraulic behavior of the adsorbent system. Other contribution is the structural and chemical characterization of several samples of oil shale (oil shale, Pirolized oil shale and Pirolized oil shale with Tires) and of the spent catalyst of FCC. A computational model to simulate the adsorption process of these materials is also developed and can be considered an additional contribution of this work. Experimental and simulated results allow characterization of the oil shale adsorbent as basically macroporous and with superficial area about 0.51 to 3.36 m2.g-1. In addition, they present the same crystal structures and clay micrografies characteristics. The adsorbent CAT is composed basically by Faujasite, silica and alumina. They present spherical beads, irregular forms and micropores, with superficial area characteristics of zeolitic materials (148 and 155 m2.g-1). The adsorption tests realized in the synthetic and industrial effluents (Phenolic and Petrochemical) showed the potential of application of the industrial by-products of oil shale and CAT in the removal of organics compounds (dyes, Phenol and COT) of these effluents. In respect of environmental standards to effluents disposal (CONAMA resolution 357), simulations results, obtained with the proposed model, has demonstrated that the use of only oil shale or CAT is not viable, because the high quantity of adsorbents required. However, such adsorbents can be used in the reduction of organic loads in both effluents, when combined with other processes. Each adsorbent showed be used where it is produced because of transportation cost. The CAT is indicated for the treatment of Petrochemical effluent while the others adsorbents may be applied in the phenolic effluent treatment.
Databáze: OpenAIRE
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