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Título: Aplicação de tensoativo não iônico na remoção de fenol de meio aquoso: equilíbrio e modelagem
Título(s) alternativo(s): Aplicação de tensoativo não iônico na remoção de fenol de meio aquoso: equilíbrio e modelagem
Autor(es): Silva, Wanessa Paulino Neves
Palavras-chave: Tensoativo;Fenol;Extração no ponto de nuvem;Termodinâmica de micelização;Planejamento experimental
Data do documento: 7-Dez-2016
Citação: SILVA, Wanessa Paulino Neves. Aplicação de tensoativo não iônico na remoção de fenol de meio aquoso: equilíbrio e modelagem. 2016. 136f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Resumo: Environmental sustainability has been the subject of interest and concern in the industry, mainly due to the generation of waste. As the phenolic compounds are toxic to aquatic organisms, the maximum level of 0.5 ppm is considered as concentration limit for releases in freshwater bodies by the Federal CONAMA Resolution no. 430 2011. In the process of treatment of these effluents, liquid-liquid extraction is the most economical process for the recovery of phenol, because it consumes little energy, but most often implements an organic solvent that can cause serious environmental problems. Some studies demonstrate the feasibility of using non-ionic surfactants to replace organic solvents. The main objective of this work was to study the process of wastewater phenol extraction using as extracting agent non-ionic surfactants nonylphenol ethoxylat. It was evaluated several properties such as the cloud point remove and, critical micelle concentration (c.m.c.) of surfactants micellization thermodynamic, effect of salt concentration (Xsal), surfactant concentration (Xt), phenol concentration (Xf) and ethoxylation degree of surfactant (EO) as well as the parameters of the extraction process. The results shows that the cloud point (PN) of the surfactants is directly affected by the amount of phenol and salts present in the effluent. The experimental design technique was efficient in the development of mathematical models capable of predicting the PN of surfactants and optimization of variables aimed a low energy cost (reduction of PN). The conditions to obtain the lowest value PN is Xsal = 0.2%, Xt = 0.5 and EO = 10. Assays for determining the c.m.c. and micellization thermodynamic analysis allowed to verify that the increase in temperature tends to decrease c.m.c. of surfactants, the micellization is a spontaneous and exothermic process for all temperatures studied and surfactants. The phenol removal efficiency of the systems was satisfactory and in some cases greater than 95%, despite the high percentage of the volume of coacervate phase. The modeling and statistical analysis of experimental data generated models capable of describing and predicting the removal efficiency and the process parameters depending on the composition of the system. Therefore, the remover use of non-ionic surfactants nonylphenol ethoxylate represent a practical alternative for phenol removal from wastewater, resulting in less environmental risks than conventional systems used in industry.
metadata.dc.description.resumo: A sustentabilidade ambiental tem sido alvo de interesse e preocupação nas indústrias, principalmente devido à geração de efluentes. Como os compostos fenólicos são tóxicos aos seres vivos, o teor máximo de 0,5 ppm é considerado como concentração limite para lançamentos em corpos de água doce pela Resolução Federal CONAMA nº. 430 de 2011. No processo de tratamento desses efluentes, a extração líquido-líquido é o processo mais econômico para a recuperação do fenol, pois consome pouca energia, mas, na maioria das vezes, utiliza um solvente orgânico que pode acarretar sérios problemas ambientais. Alguns estudos comprovam a viabilidade da utilização de tensoativos não iônicos em substituição aos solventes orgânicos. O objetivo principal deste trabalho foi estudar o processo de extração de fenol de efluentes aquosos utilizando como agente extrator os tensoativos não iônicos nonilfenol etoxilados com grau de etoxilação: 8; 9,5; 10; 11 e 12. Avaliou-se algumas propriedades do processo, como o ponto de nuvem (PN), concentração miclar criticar (c.m.c.) dos tensoativos, termodinâmica de micelização, efeito da concentração de sal (Xsal), concentração de tensoativo (Xt), concentração de fenol (Xf) e grau de etoxilação da molécula de tensoativo (EO), bem como os parâmetros do processo de extração: eficiência de extração, razão volumétrica das fases, fator de concentração e coeficiente de partição. Os resultados mostraram que o PN dos tensoativos é diretamente influenciado pela quantidade de fenol e sais presentes no efluente. A técnica de planejamento experimental mostrou-se eficiente no desenvolvimento de modelos matemáticos capazes de prever o PN dos tensoativos e na otimização das variáveis visando um baixo custo energético (diminuição do PN). As condições para se obter os menores valores de PN é Xsal = 0,2%, Xt = 0,5% e EO = 10. Os ensaios para determinação da c.m.c. e análise termodinâmica de micelização permitiram verificar que o aumento da temperatura tende a diminuir a c.m.c. dos tensoativos, o processo de micelização é espontâneo e exotérmico para todos os tensoativos e temperaturas estudados. A eficiência de remoção de fenol dos sistemas foi satisfatória e, em alguns casos, superior a 95%, apesar do elevado percentual do volume da fase coacervato. A modelagem e análise estatística dos dados experimentais geraram modelos capazes de descrever o processo, estimando a eficiência de remoção e os parâmetros em função da composição do sistema. Portanto, a utilização de tensoativos não iônicos nonilfenol etoxilados propostos representam uma alternativa concreta na remoção de fenol de efluentes aquosos, com menor risco ambiental que os sistemas convencionais utilizados na indústria.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22332
Aparece nas coleções:PPGEQ - Doutorado em Engenharia Química

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