Remoção de metais de efluentes petroquímicos por adsorção, biossorção e sistemas emulsionados

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012.A presença de metais pesados em efluentes originados da indústria de petróleo é um fato de grande preocupação devido a sua absorção na cadeia alimentar. Cromo é um dos metais mais comuns encontrados em efluentes de indústrias petroquímicas e ainda, a indústria de refino de petróleo gera catalisadores de conversão contaminados com cromo. Inibidores são adicionados aos sistemas de resfriamento de água para aliviar problemas de corrosão e de crescimento de microrganismos, tais como o cromato. Esses efluentes contém cromo hexavalente em concentrações que variam de décimos a centenas de mg L-1. Este trabalho visa à aplicação de carvão ativado, biomassa marinha (algas) e sistemas emulsionados para a remoção de cromo presente em efluentes petroquímicos. Foi utilizado o agente tensoativo dodecil sulfato de sódio (SDS) para a geração de emulsões e foi avaliada a eficiência da espécie de alga marinha Sargassum cymosum e carvão ativado como biossorvente e adsorvente, respectivamente. No processo de biossorção/redução de Cr(VI) pela biomassa S. cymosum observou-se que a concentração de Cr(VI) diminui com o tempo, até ser removido completamente, enquanto que a concentração de Cr(III), que inicialmente foi zero, aumentou e parte era adsorvida na biomassa, até alcançar um valor constante igual à concentração de cromo total em solução. Essa característica indica a ocorrência de uma reação redox no processo. O estudo cinético de adsorção de Cr(III) e Cr(VI) em carvão ativado a pH=4 mostrou que a cinética de Pseudo 2ª ordem se ajusta melhor aos dados experimentais (R2 = 0,968 e 0,979 respectivamente) e, Qmax é 0,13±0,02 mmol·g-1 para Cr(III) e 0,1711±0,0006 mmol·g-1 para Cr(VI). Sistemas emulsionados demonstraram capacidade de remoção de Cr(III) de 0,313 mmol Cr(III)/g SDS com reutilização da fase de emulsão. Dessa forma conclui-se que os processos estudados foram eficientes na remoção de cromo de efluentes sintéticos sendo que em termos de capacidade, os processos de biossorção em Sargassum c. demonstraram ser mais eficientes removendo maiores quantidades de cromo dos efluentes.<br>Abstract : The presence of heavy metals in wastewater originating from the oil industry is a fact of great concern due to its absorption in to the food chain. Chromium is one of the most common metals found in wastewater from petrochemical industries and also the petroleum refining industry generates conversion catalysts contaminated with chromium. Inhibitors are added to cooling water systems to alleviate problems of corrosion and growth of microorganisms, such as chromates. These effluents contain hexavalent chromium in concentrations ranging tenths to hundreds of mg L-1. This work aims at applying activated charcoal, marine biomass (algae) and emulsion systems for the removal of chromium present in petrochemical effluents. It was used agent surfactant sodium dodecyl sulphate (SDS) for generating emulsions and were evaluated, the species of seaweed and Sargassum cymosum biosorbent and activated carbon as adsorbent respectively. In the process of sorption / reduction of Cr (VI) by biomass Sargassum c. it was observed that the concentration of Cr (VI) decreases with time, until removed completely, while the concentration of Cr (III), that was initially zero, increased and part was adsorbed on biomass, until reaching a constant value equal to the concentration of total chromium in solution. This characteristic indicates the occurrence of a redox reaction in the process. The adsorption kinetics of Cr (III) and Cr (VI) on activated carbon at pH 4 showed that the pseudo second order kinetics fits better to the experimental data (R2 = 0,968 and 0,979 respectively) and qm is 0,13 ± 0,02 mmol g-1, for Cr (III) and 0,1711 ± 0,0006 mmol g-1 for Cr (VI). Emulsified systems showed removal capacity of Cr (III) of 0,313 mmol Cr (III)/g SDS with reuse of the emulsion phase. Thus it can be concluded that the processes studied were effective in removing chromium from synthetic effluents and in terms of capacity, processes for biosorption in Sargassum c. demonstrated to be more efficient by removing higher amounts of chromium from effluents