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http://monografias.uem.mz/handle/123456789/4529
Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Título: | Síntese de zeólita de baixa razão Si/Al a partir de cinza de carvão mineral para adsorção de iões de cobre |
Autor(es): | Mapire, Afonso Tito Simbe |
Primeiro Orientador: | Matsinhe, Jonas Valente |
Resumo: | A cinza é um dos resíduos gerado após a queima de carvão mineral e é empregada na construção civil, contudo, a taxa de geração desse resíduo é maior em relação a taxa utilizada, assim gerando problemas ambientais e económicos. Neste trabalho sintetizou- se zeólitas de baixa razão Si/Al a partir de cinza de carvão mineral para adsorção de iões de cobre, assim agregando valor ao resíduo e minimizando a poluição ambiental. Cinza de carvão mineral gerada pela CDM foi utilizada, dos resultados da caracterização constatou-se que esta cinza é uma mistura de cinzas volantes e pesadas e também possuem uma composição (cerca de 94% de Si e Al) ideal para síntese de zeólitas. Duas rotas de síntese de zeólitas foram seguidas (síntese de zeólitas com e sem adição de aluminato de sódio) empregando método de duas etapas (fusão), as variáveis de síntese foram: temperatura e tempo de síntese. Os resultados de teste de remoção de iões de cobre mostraram que as zeólitas sintetizadas a temperatura de 100o C e tempo de síntese de 16h apresentam maior taxa de remoção para as duas rotas de síntese, e a temperatura de 80o C tem menor efeito na dissolução dos percursores da zeólita. Também observou se que não existe diferença muito grande quanto as quantidades removidas em ambas zeólitas sintetizadas usando duas rotas. Duas zeólitas (A1 e B1) foram escolhidas para proceder com estudo de isotermas de adsorção (a escolha foi baseada na percentagem de remoção), a zeólita A1 adequou se ao modelo de Langmuir com (R 2 = 0,892 e q max =34,24 mg/g), no entanto, a zeólita B1 teve R 2 menor que 0,70 tanto para modelo de Langmuir assim como para modelo de Freundlich, isso deve-se a dificuldade de medição de concentração. As mesmas zeólitas (A1 e B1) foram usadas para estudar a cinética de adsorção, os resultados mostraram que em 100min o equilíbrio é atingido, assim mostrando que as duas zeólitas apresentam as mesmas eficiências, contudo, no equilibro a quantidade adsorvida pela zeólita B1 foi maior que zeólita A1, isso deve a menor razão Si/Al apresentada pela zeólita B1. Os coeficientes de correlação (R 2 ) e as capacidades de adsorção calculadas (q e ) mostraram que o modelo cinético pseudo segunda ordem descreve melhor processo de adsorção das zeólitas sintetizadas. A percentagem de remoção de iões de cobre pela zeólita A1 foi de 94%, com isso, conclui-se que esta zeólita pode ser utilizada para remoção de iões de cobre |
Abstract: | Ash is one of the residues generated after the combustion of mineral coal and is employed in the construction industry. However, the rate of generation of this residue is higher than the rate at which it is used, thereby causing environmental and economic problems. In this study, low Si/Al ratio zeolites were synthesized from coal ash for the adsorption of copper ions, thus adding value to the residue and minimizing environmental pollution. Coal ash generated by CDM was used, and characterization results showed that this ash is a mixture of fly ash and bottom ash, and it also has an ideal composition (about 94% Si and Al) for zeolite synthesis. Two zeolite synthesis routes were followed (zeolite synthesis with and without the addition of sodium aluminate) using a two-step method (fusion); the synthesis variables were temperature and synthesis time. The copper ion removal test results showed that the zeolites synthesized at 100°C and a synthesis time of 16 hours had the highest removal rate for both synthesis routes, and the temperature of 80°C had less effect on the dissolution of the zeolite precursors. It was also observed that there was not a significant difference in the amounts removed by both zeolites synthesized using the two routes. Two zeolites (A1 and B1) were chosen to proceed with adsorption isotherm studies (the choice was based on the removal percentage). Zeolite A1 fitted the Langmuir model with (R 2 = 0.892 and q max = 34.24 mg/g), while zeolite B1 had an R 2 less than 0.70 for both the Langmuir and Freundlich models, likely due to measurement difficulties. The same zeolites (A1 and B1) were used to study adsorption kinetics. The results showed that equilibrium was reached in 100 minutes, indicating that both zeolites had the same efficiencies; however, at equilibrium, the amount adsorbed by zeolite B1 was higher than that of zeolite A1, which is attributed to the lower Si/Al ratio presented by zeolite B1. The correlation coefficients (R 2 ) and calculated adsorption capacities (q e ) showed that the pseudo-second-order kinetic model better describes the adsorption process of the synthesized zeolites. The copper ion removal percentage by zeolite A1 was 94%, thus it can be concluded that this zeolite can be used for copper ion removal. |
Palavras-chave: | Cinza volantes Zeólita Metais pesados Carvão mineral |
CNPq: | Engenharias Engenharia Química |
Idioma: | por |
País: | Moçambique |
Editor: | Universidade Eduardo Mondlane |
Sigla da Instituição: | UEM |
metadata.dc.publisher.department: | Faculdade de Engenharia |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://monografias.uem.mz/handle/123456789/4529 |
Data do documento: | 2-Out-2024 |
Aparece nas coleções: | FE - Engenharia Química |
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