Development of an adsorvent derived from Casuarina equisetifolia for removal of hydrocarbons from aqueous effluents

Abstract

Orientadores: Elias Basile Tambourgi, José Jailton MarquesTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: A poluição dos recursos hídricos é um dos fatores que provoca diminuição da disponibilidade de água de boa qualidade e a crescente utilização de técnicas avançadas de tratamento. O presente trabalho aborda o uso de um material adsorvente de origem vegetal, produzido com tratamento térmico e ativação química com hidróxido de sódio (carvão ativado) e sem tratamento térmico (in natura) a partir dos frutos de pinheiro-da-praia (Casuarina equisetifolia) para o tratamento avançado de águas e efluentes contaminados com óleos e graxas por adsorção, adequando-o aos padrões de descarte estabelecido pela legislação vigente ou ao reuso. Para tanto, foram estudadas as isotermas de adsorção, variando-se a temperatura e a massa do bioadsorvente, comparando-se sua capacidade adsortiva com a de outros adsorventes vegetais, sendo um deles um produto comercial. Além do mais, a economicidade do processo foi avaliada após a regeneração (dessorção) do adsorvente através de curvas de adsorção, o qual se mostrou eficiente nesse sentido com 89% de adsorção. Para avaliar o comportamento do carvão ativado produzido diante da adsorção, o processo de adsorção foi caracterizado e comparado com o carvão ativado comercial. As técnicas empregadas envolveram a difração de raio-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), fisissorção de nitrogênio (BET), termogravimetria (TG), espectroscopia no infravermelho (FT-IR), determinação da carga superficial (pHpcz). Foi feito também um estudo estatístico para otimização do processo. O bioadsorvente in natura apresentou maior poder de adsorção em relação ao carvão ativado produzido, nas mesmas condições experimentais, conferindo-lhe o status de um bom adsorvente para o tratamento de efluentes e águas por adsorçãoAbstract: Pollution of water resources is one of the main factors that reduces the availability of fresh water and increases the use of advanced treatment techniques. This paper discusses the use of an adsorbent material produced through fast pyrolysis and chemical activation with sodium hydroxide (activated charcoal) and without thermal treatment (in natura) from the fruits of Casuarina equisetifolia for advanced water treatment and oily wastewater by adsorption, providing an effluent suitable to final disposal or reuse. The adsorption isotherms were obtained by varying the temperature and the mass of bioadsorbent, and comparing its adsorptive capacity with other vegetal adsorbents, among them a commercial product. Moreover, the economicity of the process was evaluated after adsortion curing (desorption) of the adsorbent, which was shown to be efficient in this sense with 89% adsortion. To evaluate the actived charcoal behavior in face of the adsorption process, the adsorbent process was characterized and compared to the actived charcoal. The techniques employed were the X-ray diffraction (DRX), scanning electron microscopy (MEV), nitrogen physisorption through the BET method, thermogravimetry (TG), differential thermal analysis (DTA), spectroscopy in the infrared region (FT-IR) and surface charge determination (pHzpc). It was also developed a statistical analysis for process optimization. The bioadsorbent in natura showed greater adsorption capacity than the activated carbon, under the same experimental conditions, revealing that it has a good potential to be used as an adsorbent for water and wastewater treatment by adsorptionDoutoradoEngenharia QuímicaDoutora em Engenharia Quimica140427/2013-9CNP