Removal of Cu (II), Ni (II), Cd (II) and Pb (II) of wastewater of electroplating industry using hybrid system adsorption electro-flotation-coagulation

Autor: Raimundo Nonato Pereira Teixeira
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2015
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCUniversidade Federal do CearáUFC.
Druh dokumentu: Doctoral Thesis
Popis: FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico
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%
Problemas de contaminaÃÃo dos corpos hÃdricos tÃm estimulado muitos pesquisadores em todo mundo na busca de alternativas que resolvam ou minimizem os efeitos causados pelos descartes de materiais tÃxicos ao meio ambiente. O que se deseja, preferencialmente, à que tais soluÃÃes sejam economicamente viÃveis e eficientes. Os metais tÃxicos fazem parte da lista dos principais contaminantes dos corpos hÃdricos. Por se tratarem de substÃncias quÃmicas bastante perigosas, esta classe de material tem levado muitos grupos de pesquisa na busca de conseguir evitar a contaminaÃÃo dos corpos hÃdricos por este tipo de material. Os efluentes gerados pelas indÃstrias de galvanoplastia possuem uma elevada concentraÃÃo de Ãons metÃlicos, por isso devem ser tratados antes do descarte aos corpos receptores. Os processos que usam adsorÃÃo despontam como uma das linhas de pesquisas mais avaliadas por inÃmeros pesquisadores no intuito de contribuir com esta problemÃtica. Os processos eletroquÃmicos tambÃm tÃm sido testados na remediaÃÃo de efluentes contaminado por diversos poluentes, inclusive metais tÃxicos. As argilas naturais desempenham um papel importante neste tipo de estudo. Diversos trabalhos vÃm apresentando resultados bastante promissores com o uso deste tipo de material na remoÃÃo de metais tÃxicos. Este trabalho se propÃe a realizar um estudo comparativo de eficiÃncia de remoÃÃo dos Ãons Cu(II), Ni(II), Cd(II) e Pb(II) a partir de seis argilas naturais de solo brasileiro. As argilas utilizadas foram: Argila sÃdica (AS), argila verde (AV), argila chocolate cÃlcica (ACCA), argila fÃrrica (AF), atapulgita (AT) e caulim (CAU). Foram realizados estudos de equilÃbrio atravÃs de isotermas de adsorÃÃo em sistemas de batelada. Para os estudos de equilÃbrio utilizaram-se sistemas monoelementares e multielementares contendo os quatro Ãons metÃlicos. Realizou-se tambÃm o estudo cinÃtico para avaliarmos os menores tempos de equilÃbrio. Por fim foram realizados experimentos com sistemas hÃbridos que utilizam adsorÃÃo e eletroflotaÃÃo-coagulaÃÃo, com a finalidade de trabalharmos em sistemas contÃnuos. Os resultados obtidos mostram que todas as argilas apresentam boa capacidade de adsorÃÃo para os quatro Ãons. Os resultados de equilÃbrio de adsorÃÃo foram confrontados com os modelos de Langmuir, Freundlich e Temkin. As capacidades mÃximas de adsorÃÃo obtidas a partir de soluÃÃes 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 cinÃtico 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 adsorÃÃo ocorrem em mais de uma etapa e que nos primeiros tempos predomina o processo de difusÃo intrafilme. Os experimentos de eletroflotaÃÃo-coagulaÃÃo associados à adsorÃÃo com argilas mostraram-se promissores porque promoveram um incremento nas capacidades de remoÃÃo e facilitam a separaÃÃo dos argilominerais da fase aquosa. As capacidades de remoÃÃo do Ãon Cu(II) a partir do efluente industrial usando o sistema hÃbrido 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].
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
Externí odkaz: