Avaliação da capacidade de adsorção do CO2 em zeólita 12X com gases sintéticos e originados da pirólise do lodo de esgoto

Lessa, Mayara de Oliveira

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Title:	Avaliação da capacidade de adsorção do CO2 em zeólita 12X com gases sintéticos e originados da pirólise do lodo de esgoto
Authors:	Lessa, Mayara de Oliveira
Advisor:	Sousa, João Fernandes de
Keywords:	Adsorção. Zeólita 13X. Modelo de Langmuir. Modelagem dinâmica. Pirólise do lodo de esgoto;Adsorption. Zeolite 13X. Langmuir model. Dynamic modeling. Pyrolysis of sewage sludge
Issue Date:	27-Dec-2012
Publisher:	Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation:	LESSA, Mayara de Oliveira. Avaliação da capacidade de adsorção do CO2 em zeólita 12X com gases sintéticos e originados da pirólise do lodo de esgoto. 2012. 102 f. Dissertação (Mestrado em Pesquisa e Desenvolvimento de Tecnologias Regionais) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2012.
Portuguese Abstract:	O presente trabalho retrata um estudo da adsorção de dióxido de carbono em zeólita comercial do tipo 13X. As atividades desenvolvidas foram divididas em quatro etapas: estudo em batelada da capacidade de adsorção do adsorvente com o CO2 sintético (4%), avaliação dinâmica em leito fixo com a mistura sintética de gases (4% CO2, 1,11% CO, 1,2% H2, 0,233% CH4, 0,1% C3, 0,0233% C4 e argônio como inerte fechando o balanço), modelagem dinâmica em leito fixo e avaliação em leito fixo da curva de ruptura do CO2 com o gás de pirólise do lodo de esgoto. O lodo e o adsorvente foram caraterizados por análises TG/DTA, MEV, FRX e BET. Os estudos de adsorção foram realizados nas seguintes condições operatórias: temperatura de 40 °C (para a pirólise do lodo T = 600 °C), pressão de 0,55 5,05 bar (processo batelada), vazão da mistura gasosa entre 50 72 mL/min e massa de adsorvente igual a 10, 15 e 20 g (processo em leito fixo). O tempo do processo de adsorção em batelada foi de 7h e em leito fixo foi em torno de 180 min. Os resultados obtidos nesta etapa mostraram que no estudo batelada o processo de adsorção com a zeólita 13X é eficiente e que a massa adsorvida do CO2 aumenta com o crescimento da pressão, diminui com o aumento da temperatura e se eleva com a temperatura de ativação do adsorvente. No processo dinâmico foram avaliadas as curvas de rupturas, as quais foram comparadas às isotermas de adsorção representadas pelos modelos de Langmuir, Freündlich e Toth. Todos os modelos se ajustaram bem aos pontos experimentais, porém o modelo de Langmuir foi o escolhido tendo em vista sua utilização no modelo dinâmico de adsorção não apresentar implicações (indeterminação e maior número de parâmetros como ocorreu com os demais) na resolução da equação. No estudo dinâmico em leito fixo com a mistura de gases sintéticos e diferentes massas de adsorvente, a massa de 20 g apresentou maior percentual de adsorção 46,7% na temperatura de 40 oC e vazão da mistura gasosa de 50 mL/min. O modelo se ajustou satisfatoriamente para as três curvas de ruptura e os parâmetros avaliados foram: coeficiente de dispersão axial (0,0165 dm2/min), difusividade efetiva no interior da partícula (0,0884 dm2/min) e coeficiente externo de transferência de massa (0,45 dm/min). A curva de ruptura para o CO2 construída no processo de pirólise do lodo mostrou uma rápida saturação do leito proveniente de traços de aerossóis, presentes na fase gasosa, decorrentes do processo reacional
Abstract:	This work depicts a study of the adsorption of carbon dioxide on zeolite 13X. The activities were divided into four stages: study batch adsorption capacity of the adsorbent with synthetic CO2 (4%), fixed bed dynamic evaluation with the commercial mixture of gases (4% CO2, 1.11% CO, 1 2% H2, 0.233% CH4, 0.1% C3, 0.0233% C4 argon as inert closing balance), fixed bed dynamic modeling and evaluation of the breakthrough curve of CO2 originated from the pyrolysis of sewage sludge. The sewage sludge and the adsorbent were characterized by analysis TG / DTA, SEM, XRF and BET. Adsorption studies were carried out under the following operating conditions: temperature 40 °C (for the pyrolysis of the sludge T = 600 °C), pressures of 0.55 to 5.05 bar (batch process), flow rate of the gaseous mixture between 50 - 72 ml/min and the adsorbent masses of 10, 15 and 20 g (fixed bed process). The time for the adsorption batch was 7 h and on the fixed bed was around 180 min. The results of this study showed that in batch adsorption process step with zeolite 13X is efficient and the mass of adsorbed CO2 increases with the increases pressure, decreases with temperature increases and rises due the increase of activation temperature adsorbent. In the batch process were evaluated the breakthrough curves, which were compared with adsorption isotherms represented by the models of Langmuir, Freündlich and Toth. All models well adjusted to the experimental points, but the Langmuir model was chosen in view of its use in the dynamic model does not have implications for adsorption (indeterminacy and larger number of parameters such as occurred with others) in solving the equation. In the fixed bed dynamic study with the synthetic gas mixture, 20 g of mass adsorbent showed the maximum adsorption percentage 46.7% at 40 °C temperature and 50 mL/min of flow rate. The model was satisfactorily fitted to the three breakthrough curves and the parameters were: axial dispersion coefficient (0.0165 dm2/min), effective diffusivity inside the particle (dm2/min 0.0884) and external transfer coefficient mass (0.45 dm/min). The breakthrough curve for CO2 in the process of pyrolysis of the sludge showed a fast saturation with traces of aerosols presents in the gas phase into the fixed bed under the reaction process
URI:	https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/15836
Appears in Collections:	PPGEQ - Mestrado em Engenharia Química

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