Author(s):
Bandeira, Jorge Filipe Marto 
Date: 2007
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/546
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Indústria do papel; Carvão activado; Lamas activadas; Adsorção química; Adsorção física
Description
A crescente utilização de carvões activados nas mais diversificadas
indústrias tem potenciado a procura de novas matérias-primas para a
sua produção. Entre essas matérias encontram-se as lamas biológicas
provenientes de estações de tratamento de águas residuais de indústria
do papel. Todavia, são pouco conhecidas as características dos carvões
com essa proveniência, pelo qual se procurou, com o presente estudo,
dar um contributo para o seu desenvolvimento. Assim, e numa
perspectiva comparada, a partir de diferentes matérias de origem,
nomeadamente as referidas lamas mas também de carvão vegetal,
prepararam-se várias amostras de carvão activado, usando diferentes
variáveis durante o processo. As variáveis em estudo foram a
granulometria do material de origem (1,0-4,0mm), o tempo de activação,
(0,25h, 1h, 2h, 4h), a temperatura de activação (700ºC, 750ºC 850ºC
900ºC e 950ºC) e o agente de activação (H2O e CO2). Tendo em vista a
caracterização dos carvões, foram analisadas a composição elementar e
a composição das cinzas em várias fases do processo de preparação
dos carvões, a área BET, a capacidade adsortiva dos carvões em
relação ao n-hexano (modelos de isotérmicas de Langmuir e
Freundlinch) e ainda a cinética de adsorção dos vários carvões em
relação ao n-hexano. O estudo comparativo das propriedades dos
carvões activados preparados permitiu concluir que a preparação de
carvão activado produzido a partir de lamas biológicas provenientes de
estações de tratamento de águas residuais é uma alternativa viável em
aplicações menos exigentes, o melhor agente de activação é o vapor de
água para a quase totalidade dos casos, tempos de activação de 4 horas
e temperaturas mais elevadas possibilitam a preparação de carvões
activados de maior capacidade adsortiva. O equipamento desenvolvido
para a análise da capacidade adsortiva de n-hexano mostrou resultados
coerentes com as análises de área BET. A utilização do n-hexano como
adsorvato permitiu concluir que o modelo de isotérmica de Freundlich era
adequado para representar o equilíbrio gás-sólido e que o modelo
cinético de primeira ordem era apropriado para representar a velocidade
de adsorção dos vários carvões activados
ABSTRACT: The increasing use of activated carbons, in many kinds of industries, has
intensified the demand for new raw materials. Among these are the
biological sludges from wastewater treatment of paper industry. This study
aims to better the knowledge of the characteristics of activated carbons
produced from such raw materials. Several samples of activated carbon
were prepared, from different raw materials, namely biological sewage
sludge from two different wastewater industrial plants, using different
variables during the trial. On the comparative analysis, additional samples
were prepared for a vegetable charcoal and a commercial activated carbon.
The variables in study were: particle diameter; (1,0 – 4,0 mm) activation
time, (0,25, 1h, 2, 4h), activation temperature, (700ºC, 750ºC, 850ºC,
900ºC e 950ºC), and the activation agent (H2O and CO2). In order to
characterize the activation carbon samples, the elementary composition
and the composition of the ash in several phases of the preparation
process, the BET area and the adsorptive capacity for n-hexane were
analyzed. The adaptability of Langmuir and Freundlich isotherms models
and a first order model for the adsorption were performed. The comparative
study of the prepared activated carbons characteristics led to conclude that
the production of activated carbon from sewage sludge is a viable
alternative in less demanding applications. In the majority of the cases the
best activation agent was the steam; 4 hours time activation and more
elevated temperatures are the best options to make better quality activated
carbon. The equipment developed to analyse the adsorptive capacity of nhexane
showed coherent results with the BET area analysis. The model of
Freundlich isotherm showed to be adequate. Good correlation coefficients
were obtained, for the first order kinetic model. Mestrado em Engenharia do Ambiente
