Remoção de benzeno e tolueno da gasolina automotiva por meio de processo adsortivo mono e bicomponente

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015.A indústria petrolífera, além de ser uma grande geradora de efluentes contaminados, produz derivados com alto teor de componentes tóxicos, os quais já se encontram presentes no petróleo bruto ou podem ser gerados na própria refinaria. Um exemplo é a gasolina automotiva comercializada nos postos revendedores e contaminada naturalmente com benzeno e tolueno numa concentração de até 1 % v/v (? 113 mmol/L) e 4 % v/v (? 376 mmol/L), respectivamente. O problema desses compostos é o efeito que eles causam à saúde; são depressores poderosos do sistema nervoso central e o benzeno é comprovadamente carcinogênico humano. Este trabalho teve como finalidade estudar a remoção de benzeno e tolueno da gasolina, representada em laboratório pelo iso-octano, por processo adsortivo, utilizando os carvões ativados vegetal de casca de coco e mineral betuminoso como adsorventes, na faixa de 18x30 mesh. Testes iniciais com os carvões permitiram afirmar que o processo de remoção é mais adequado com a utilização do carvão de casca de coco, em uma concentração de 40 g/L, obtendo-se remoção aproximada de 1,1 mmol/g ou 36 % para o benzeno e 1,8 mmol/g ou 16 % para o tolueno, em temperatura ambiente. Testes com o carvão permitiram conhecer sua basicidade, o que favorece a adsorção de compostos orgânicos, e sua área superficial repleta de poros. Foi avaliada também a influência da concentração inicial de contaminante e notou-se que as cinéticas de adsorção atingem o equilíbrio rapidamente, em menos de 60 min. A capacidade máxima de adsorção foi estudada através das isotermas, obtendo 2,05 mmol/g para o benzeno e 2,04 mmol/g para o tolueno, para sistema monocomponente. No ensaio bicomponente, no entanto, foi verificada a preferência do carvão pelo tolueno, cuja capacidade máxima de adsorção foi de 1,05 mmol/g contra 0,8 mmol/g para o benzeno. Esse resultado também foi verificado por outros autores, que avaliaram sistemas aquosos, e pode estar associado à polaridade e massa molar dos compostos. Foi notado também que o benzeno exerce influência negativa na adsorção do tolueno e vice-versa, pois para os dois compostos a adsorção bicomponente foi menor quando comparada aos valores monocomponentes. Nos ensaios de dessorção, o processo utilizando aquecimento do carvão promoveu uma remoção maior em relação ao uso do solvente.Abstract : The oil industry, besides being a great generator of contaminated effluents, produces derivatives with high content of toxic components, which are already present in the crude oil or can be generated in the refinery itself. An example is the automotive gasoline sold in gas stations and contaminated naturally with benzene and toluene at a concentration of until 1 % v/v (? 113 mmol/L) and 4 % v/v (? 376 mmol/L), respectively. The problem with these compounds is the effect they cause to health; they are a powerful central nervous system depressant and benzene is a proven human carcinogen. This work aimed to study the removal of benzene and toluene from gasoline, represented in the laboratory by iso-octane, by adsorptive process, using the activated carbons of vegetable coconut shell and bituminous mineral as adsorbents, in the range of 18x30 mesh. Initial tests with the coals proved that the removal process is more suited to the use of vegetable coconut shell carbon, at a concentration of 40 g/L, obtaining approximately a removal of 1.1 mmol/g or 36 % for benzene and 1.8 mmol/g or 16 % for toluene at ambient temperature. Tests with coal showed that it is basic, which favors the adsorption of organic compounds, and that its surface area is full of pores. The influence of the initial concentration of the contaminant was also verified and it was noticed that the adsorption kinetics rapidly reach equilibrium, in less than 60 min. The maximum adsorption capacity was studied by the isotherms, obtaining 2.05 mmol/g for benzene and 2.04 mmol/g for toluene, for the system monocomponent. In bicomponent test, however, it was found a preference of coal for toluene, whose maximum adsorption capacity was 1.05 mmol/g versus 0.8 mmol/g for benzene. This result was also observed by other authors, who studied aqueous systems, and may be associated with polarity and molecular weight of the compounds. It was also noticed that benzene causes a negative influence on the toluene adsorption and vice versa, because the bicomponent adsorption of both compounds was less when compared to single component values. In desorption, the process using coal heating promoted a greater removal regarding the use of the solvent