Tese
S??ntese e caracteriza????o de material zeol??tico de cinzas de carv??o granular e avalia????o na aplica????o como adsorvente
Synthesis and characterization of zeolitic material granular of coal ash and evaluation in the application as adsorbent
Registro en:
10.11606/T.85.2019.tde-22052019-090928
Autor
BERTOLINI, THARCILA C.R.
Resumen
As cinzas de carv??o s??o subprodutos da combust??o de carv??o mineral gerados em grandes quantidades a partir de usinas termel??tricas no mundo todo. Nos ??ltimos anos, pesquisas sobre a utiliza????o das cinzas est??o sendo desenvolvidas visando solu????es sustent??veis, garantindo, assim, a preserva????o do meio ambiente e a sa??de humana. As cinzas de carv??o podem ser aproveitadas como mat??ria-prima para s??ntese de ze??lita, material este que possui uma vasta gama de aplica????es industriais. Em muitas dessas aplica????es ?? requerido o uso de formas peletizadas de ze??litas. Nesse contexto, o objetivo do presente estudo foi desenvolver um m??todo de obten????o de ze??lita de cinzas leves de carv??o na forma granular e avaliar seu uso como material adsorvente. A primeira etapa deste estudo consistiu na s??ntese e caracteriza????o de ze??lita convencional (ZCL) e de ze??lita do tipo NaA com alto grau de pureza (ZA). As cinzas leves de carv??o utilizadas na s??ntese das ze??litas foram coletadas na Usina Termel??trica Jorge Lacerda, localizada no Estado de Santa Catarina, Brasil, o maior complexo termel??trico a carv??o da Am??rica Latina. O material de partida e as ze??litas sintetizadas em p?? foram caracterizados em termos da composi????o qu??mica, composi????o mineral??gica, morfologia, capacidade de troca cati??nica, estabilidade t??rmica, ??rea superficial espec??fica, distribui????o de poros e dos grupos funcionais. As fases zeol??ticas formadas por tratamento hidrot??rmico foram hidroxisodalita e tra??os de NaX. A ze??lita do tipo NaA foi sintetizada por m??todo de duas etapas apresentando grau de pureza de 84%. O valor de capacidade de troca cati??nica da ze??lita A com alto grau de pureza foi aproximadamente duas vezes maior do que o valor encontrado para a ze??lita convencional (1,84 meq g-1 para ZCL e 3,81 meq g-1 para ZA). Na segunda etapa, os produtos zeol??ticos sintetizados neste estudo foram peletizados com a aplica????o de diferentes m??todos. Os gr??nulos de ze??litas foram formados manualmente na forma de esferas na faixa de tamanho entre 3 mm e 7 mm a partir da mistura das ze??litas em p?? com um ou mais agentes aglutinantes e adi????o de ??gua deionizada. As diferentes metodologias experimentais de peletiza????o das ze??litas sintetizadas foram comparadas e avaliadas por meio da determina????o da capacidade de troca cati??nica dos produtos obtidos, trabalhabilidade, resist??ncia mec??nica e estabilidade em ??gua. O m??todo de peletiza????o no qual as argilas caulinita e bentonita foram usadas como agentes aglutinantes, na propor????o de 5% em massa cada, foi considerado o melhor para a ze??lita convencional. Para a ze??lita A, foi selecionado o m??todo com 10% de bentonita. Os valores de capacidade de troca cati??nica dos produtos zeol??ticos foram mantidos ap??s o processo de peletiza????o. Posteriormente foi realizado um estudo direcionado ?? aplica????o da ze??lita granular no tratamento de ??gua. A amostra de ze??lita A com alto grau de pureza peletizada, obtida pelo m??todo otimizado, foi selecionada para ser usada como material adsorvente no processo de adsor????o de ??ons c??dmio em solu????o aquosa em coluna de leito fixo. Os resultados evidenciaram a potencialidade do uso da ze??lita A peletizada no tratamento de efluentes. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) IPEN/T Instituto de Pesquisas Energ??ticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP