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Título: Remoção de corante por biossorvente em coluna de leito fixo: modelagem e simulação
Título(s) alternativo(s): Dye removal by biosorption in fixed-bed column: mathematical modeling and simulation
Autor(es): Franciskievicz, Alana Caroline
Orientador(es): Souza, Fernanda Batista de
Palavras-chave: Indústria têxtil
Resíduos industriais
Corantes e tingimento
Águas residuais - Purificação
Textile industry
Factory and trade waste
Dyes and dyeing
Sewage - Purification
Data do documento: 15-Jun-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Francisco Beltrao
Referência: FRANCISKIEVICZ, Alana Caroline. Remoção de corante por biossorvente em coluna de leito fixo: modelagem e simulação. 2018. 64 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2018.
Resumo: A indústria têxtil apresenta um dos mais elevados índices de consumo específico de água por unidade de massa de produto, gerando efluente rico em corantes. Dentre os métodos de remoção de corantes destaca-se a adsorção. Porém, sua aplicação em escala industrial requer adsorventes disponíveis em grandes quantidades e cuja aplicação seja economicamente viável. Sob tal motivação, o presente trabalho visou investigar a utilização de bagaço de malte como biossorvente alternativo na remoção do corante têxtil Neolan Preto WA em coluna de leito fixo que, devido a complexidade de projeto, verifica-se a importância de modelos matemáticos. Primeiramente, realizou-se o preparo do biossorvente por secagem a 60°C durante 24 horas, moagem e peneiramento. Realizou-se a caracterização do bagaço de malte por analises de teor de cinzas, teor de umidade, teor de matéria volátil, teor de carbono fixo, ponto de carga zero, microscopia eletrônica de varredura (MEV), isotermas de adsorção de dessorção de N2 (BET/BJH) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Verificou-se que as melhores condições para a remoção do corante ocorreram em pH=8 e tamanho de partículas entre 48-60 mesh. Realizou-se estudos de equilíbrio de adsorção em batelada, onde constatou-se que o modelo de Langmuir foi o modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais, com capacidade máxima de adsorção igual a 64,34 mg/g. Além disso, realizou-se estudos cinéticos em batelada onde constatou-se que o modelo de Pseudo-Segunda Ordem representa melhor os dados experimentais, com tempo de equilíbrio de 25 horas. O modelo matemático foi obtido por balanços de massa diferenciais do corante nas fases líquida (efluente) e sólida (adsorvente) sendo que no caso da fase sólida, utilizou-se o modelo da Isoterma de Langmuir e de Isoterma de Freundlich para formar os dois modelos testados. Por meio dos dados experimentais de biossorção em coluna de leito fixo de 10 cm de altura obteve-se tempo de saturação do biossorvente de 6 horas. Por fim, concluiu-se que o modelo que melhor descreve a adsorção do corante Neolan Preto WA por bagaço de malte em coluna de leito fixo é o que considera a Isoterma de Langmuir para descrever a concentração de corante na fase sólida, bem como a dispersão axial, sendo a capacidade máxima de adsorção obtida no ajuste de 527,36 mg/g.
Abstract: In the textile industry large volumes of water are consumed, resulting in wastewater rich in dyes. Adsorption is widely used to dye removal. However, it requires big amounts of adsorbent and it need to be economically viable to be used in industrial scale. The main objective of this study was to investigate Neolan Black WA textile dye biosorption onto malt bagasse and propose a fixed-bed column's mathematical model. First of all, the malt bagasse was dried at 60°C during 24 hours, crushed and sieved. The biosorbent characterization was done by ash, humidity, volatile matter and fixed carbon content, scanning electron microscopy (SEM), N2 adsorption/desorption (BET/BJH) and isotherms infrared spectroscopy (FTIR). The optimal conditions of biosorption set at pH=8 and particle size 48-60 mesh. In the equilibrium isotherm, the Langmuir model adjusted the experimental results with a best correlation coefficient and a maximum adsorbed quantity of 64,34 mg/g. The pseudo-second order model adjusted the experimental results with a best correlation coefficient and a equilibrium time of 25 hours. The mathematical model was obtained by differential balances in liquid phase (wastewater) and solid phase (biosorbent), using Langmuir and Freundlich Isotherms to describe the quantity adsorbed in the solid phase. Experimental data was obtained by biosorption in a 10 cm fixed-bed column and biosorbent saturation was achieved in 6 hours. Finally, it was concluded that the mathematical model whose use Langmuir Isotherm to describe the quantity of Neolan Black WA adsorbed in the solid phase, as well as axial dispersion, report the best experimental fitting data and a maximum adsorbed quantity of 527,36 mg/g.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10322
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