Estudo da remoção de Mn (II) de águas subterrâneas utilizando bentonita ativada termicamente

Abstract

Resumo: Nos últimos tempos, a adsorção ganha cada vez mais espaço como processo de separação. Isso se dá devido à adsorção ser uma operação unitária capaz de apresentar uma alta seletividade na interação adsorbato-adsorvente, quando bem utilizada, este destaque também se dá devido a capacidade da adsorção em remover compostos dissolvidos em baixas concentrações. Os adsorventes vêm sendo usados para diversos fins como, por exemplo, no tratamento de água residual, água para consumo e na produção industrial. Visto o potencial econômico, aliado à necessidade de pesquisa no que se diz respeito à adsorção, este trabalho teve como objetivo desenvolver um adsorvente a base de bentonita que seja capaz de reduzir de maneira significativa às concentrações de manganês de águas subterrâneas. Primeiramente, a bentonita foi ativada fisicamente em diversas temperaturas e foi feita a sua caracterização. Foram realizados os testes de adsorção com soluções de manganês e, posteriormente, foram quantificadas as capacidades adsortivas de cada amostra de bentonita ativada e analisados os processos de transferência de massa. Com os resultados analíticos de adsorção foram desenvolvidos: modelos adsortivos, isotermas de adsorção e cinéticas de adsorção. E a partir destes resultados foram avaliados capacidade máxima de adsorção e o melhor modelo a ser utilizado no trabalho. A melhor temperatura de ativação foi de 400ºC. O processo adsortivo mostrou-se endotérmico (delta/grau)H= 349,3502kJ.mol-1, com energia de ativação de Ea= 24,1189 kJ.mol-1. A isoterma de Langmuir, juntamente com o uso da cinética de pseudo-primeira ordem, foram os modelos que melhor caracterizaram o processo.

Abstract: In the last times, adsorption has gained field as a separation process. That's related to adsorption being a unitary operation capable of presenting high selectivity in the adsorbate-adsorbent interaction, when properly used, this highlight is also related to the capability of adsorption in removing compounds that have been dissolved in low concentrations. Adsorbents have been used to multiple ends such as in the treatment of residual and consumption water, as well as industrial production. Noticing the economic potential related to the need of research on the matters related to adsorption, this work has the objective of developing some bentonite based adsorbent that could be capable of deeply reducing the manganese concentrations in underground waters. Firstly, bentonite was physically activated in multiple temperatures and was further characterized. Manganese solution tests were realized too. Afterwards, the adsorptive capacities of each bentonite sample were quantified and the mass transference processes were analyzed. With the analytical results of adsorption were developed: adsorptive models, adsorption isotherms and adsorption kinetics. And from these results were evaluated the max capacity of adsorption and evaluated the best model to be used in the process. The best temperature of activation was of 400ºC. The process showed to be endothermic with (delta/grau)H= 349,3502kJ.mol-1, with an activation energy of Ea= 24,1189 kJ.mol-1. Langmuir's isotherm, as well as the use of pseudofirst order kinetics, were the best models to characterized the process.