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Tipo do documento: Dissertação
Título: Remoção de ortofosfatos de água e de esgoto com adsorvente produzido a partir de exoesqueleto de coral-sol: equilíbrio, cinética, termodinâmica e otimização de processo
Autor: Vianna, Marco Tadeu Gomes 
Primeiro orientador: Gomes, Marcia Marques
Primeiro membro da banca: Lopes, Jorge Antônio
Segundo membro da banca: Bila, Daniele Maia
Terceiro membro da banca: Martins, Eduardo Monteiro
Resumo: O despejo excessivo de fósforo (P) através do lançamento de efluentes domésticos e industriais não tratados está associado à eutrofização dos corpos hídricos. É fundamental, portanto, a remoção eficiente de P no tratamento desses efluentes e, se possível o seu retorno para uso como fertilizante. O método mais utilizado para a remoção de P de efluentes é a precipitação química. No entanto, essa técnica é relativamente cara e exige um descarte adequado para o lodo químico gerado. Portanto, a busca por novas estratégias de baixo custo, mas com alta eficiência na remoção de P é justificada. No Brasil, duas espécies exóticas conhecidas como coral-sol (Coccinea Tubastraea e Tubastraea tagusensis) já infestam aproximadamente 2000 Km de litoral da costa brasileira. Essas espécies são consideradas engenheiro de ecossistema, ou seja, criam, modificam e mantêm habitats, e uma vez estabelecidas, podem alterar todo o ecossistema local. Tais espécies constituem uma ameaça, pois promove danos à biodiversidade marinha brasileira, inclusive podendo afetar economicamente as regiões invadidas, com a redução de algumas espécies economicamente importantes. Tais espécies possuem exoesqueletos com elevadas concentrações de carbonato de cálcio, que podem ser potencialmente úteis no tratamento de água, particularmente para a remoção de P. O presente estudo teve como objetivo investigar a capacidade de remoção de P de efluentes sintéticos e reais utilizado pó de exoesqueleto de coral-sol como adsorvente nas formas: bruta (RCS); modificada fisicamente (CSA); modificada quimicamente (CSC) comparando os resultados com Carvão Ativado Comercial em pó (CAC), que é o adsorvente mais utilizado em todo o mundo. Para estudar a eficiência de remoção de ortofosfatos, um desenho fatorial com delineamento central composto rotacional (DCCR) foi aplicado. Com vistas à otimização dessa remoção, foi investigada a influência das variáveis independentes: razão adsorvente/adsorvato, pH; temperatura, associada a estudos de cinética, termodinâmica e de equilíbrio nas melhores configurações obtida pelo DCCR para cada material. As capacidades de remoção de P por RCS, CSA. CSC e CAC utilizando efluente sintético foram de 3685,0 mg P kg-1; 3712,5 mg P kg-1; 4567,5 mg P kg-1; e 1797,5 mg P kg-1 respectivamente. Em todos os casos, o processo de adsorção seguiu o modelo proposto por Langmuir, além de ser um processo termodinamicamente adequado. Para efluentes reais, os materiais adsorventes à base de coral-sol removeram cerca de 100% do fósforo presente na amostra. Com base nestes resultados, o pó exoesqueleto mostrou ser uma alternativa potencialmente sustentável como material adsorvente podendo ser útil em diversas aplicações, tais como o tratamento de águas residuais urbanas e industriais e no controle da população de coral-sol, a partir de sua exploração comercial.
Abstract: The excessive discharge of phosphorus (P) through untreated urban and industrial wastewater is related to eutrophication of recipient water bodies. It is crucial to promote efficient removal of P and, if possible, to promote the return of P to land by using it as fertilizer. The most used method to remove P from effluent is chemical precipitation. However, this technique is relatively expensive and requires disposal of the chemical sludge generated in the process. Therefore, searching for new low-cost strategies with high efficiency in removal of P is completely justified. In Brazil, two exotic species known as sun-coral (Coccinea Tubastraea e Tubastraea tagusensis) are already spread along 2000 Km of the Brazilian coast. These species are considered ecosystems engineers , since they create, modify and sustain habitats, which once established, can change totally the local ecosystem. Therefore, these species represent a serious threat; since they promote damage do the Brazilian marine biodiversity, which may include economic losses with reduction of economically important marine species. These species have exoskeleton with high concentration of calcium carbonate, which can be potentially used to treat wastewater, particularly for P removal. This investigation focused on the capacity of P removal from synthetic and real wastewaters using powder produced from c coral-sun exoskeleton as adsorbent in three different forms: raw (RCS); physically modified (CSA); chemically modified (CSC) comparing the results to those obtained with commercial activated carbon powder (CAC), which is the most used adsorbent in the world. In order to study the efficiency of the P removal, a factorial design with central composite design (CCD) was applied. In order to optimize the P removal, the influence of three independent variables were investigated: ration adsorbent/adsorbate, pH; temperature, associated to studies of kinetics, thermodynamics and equilibrium in the best configurations obtained with the DCCR for each material. The P removal capacities for RCS, CSA. CSC and CAC using synthetic effluent were 3685.0 mg P kg-1; 3712.5 mg P kg-1; 4567.5 mg P kg-1; and 1797.5 mg P kg-1 respectively. In all cases, the adsorption process followed the model proposed by Langmuir, being the process thermodynamically appropriate. For the real wastewater, the adsorbents produced with coral-sol removed about 100% of the P found in the samples. Based on these results, the exoskeleton powder showed to be a very good option potentially sustainable being useful in several applications, such as urban and industrial wastewater treatment, at the same time promoting the control of the sun-coral population, through its commercial exploitation.
Palavras-chave: Environmental engineering
Wastewater - Purification - Phosphate removal
Sustainability and environment
Phosphorus removal
Factorial design
Response surface methodology
Sorption processes
Engenharia ambiental
Águas residuais - Purificação - Remoção de fosfato
Sustentabilidade e meio ambiente
Remoção de fósforo
Design fatorial
Otimização de processos
Coral-sol
Processos sortivos
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: BR
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
Citação: VIANNA, Marco Tadeu Gomes. Remoção de ortofosfatos de água e de esgoto com adsorvente produzido a partir de exoesqueleto de coral-sol: equilíbrio, cinética, termodinâmica e otimização de processo. 2015. 123 f. Dissertação (Mestrado em Saneamento Ambiental: controle da poluição urbana e industrial) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2015.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/10866
Data de defesa: 13-Abr-2015
Aparece nas coleções:Mestrado Profissional em Engenharia Ambiental

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