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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29848| Título: | Estudo do potencial do tratamento de corantes têxteis por catálise heterogênea utilizando catalisador ZnMn2O4 sintetizado de pilhas exauridas |
| Título(s) alternativo(s): | Study of the potential of treatment of textile dye by heterogeneous catalysis using ZnMn2O4 catalyst that was produced from depleted batteries |
| Autor(es): | Boeck, Amanda Caroline |
| Orientador(es): | Steffen, Vilmar |
| Palavras-chave: | Águas residuais - Purificação - Remoção de cor Catálise Indústria têxtil Sewage - Purification - Color removal Catalysis Indústria manufatureira |
| Data do documento: | 22-Jun-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Francisco Beltrao |
| Citação: | BOECK, Amanda Caroline. Estudo do potencial do tratamento de corantes têxteis por catálise heterogênea utilizando catalisador ZnMn2O4 sintetizado de pilhas exauridas. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2022. |
| Resumo: | Em meio ao avanço tecnológico, a gestão ambiental de resíduos é um grande desafio mundial. As pilhas são um exemplo de resíduos sólidos ricos em metais que são descartados sem o reaproveitamento de seus componentes. Olhando por outro ângulo, na classe dos resíduos líquidos, os efluentes oriundos da indústria têxtil também apresentam um grande potencial poluidor e precisam ser gerenciados de maneira correta. Em vista disso, o presente trabalho buscou uma alternativa de gestão de ambos os resíduos, ao estudar o potencial do tratamento de efluentes contaminados com os corantes têxteis azul reativo 5G e vermelho reativo 4B por meio da ação do catalisador manganita de zinco (ZnMn2O4) sintetizado a partir de resíduos de pilhas zinco-carbono. Para isso, além da síntese e caracterização do catalisador, foram realizados ensaios preliminares analisando o pH da solução dos corantes estudados, com o posterior estudo das condições que maximizam a sua degradação através de um planejamento experimental DCCR 22. Também foi realizado o ajuste de modelos matemáticos aos dados cinéticos da catálise, testes de reutilização do catalisador, assim como a análise de custos e rendimento da sua produção. Os resultados das análises de caracterização indicaram que a metodologia aplicada neste estudo obteve sucesso na síntese do composto ZnMn2O4. A partir de ensaios cinéticos, verificou-se o potencial do tratamento por catálise, sendo favorecido em um meio ácido. A análise dos dados obtidos no planejamento experimental constatou uma grande dependência do pH no processo catalítico. O ponto ótimo obtido pelo planejamento experimental resultou em uma porcentagem de degradação de aproximadamente 94% para o corante azul reativo 5G e 98% para o corante vermelho reativo 4B a partir de concentração inicial de 100 mg L -1 . Na análise da cinética de degradação dos corantes, ambos os modelos matemáticos avaliados, de pseudo-primeira ordem e proposto pelo mecanismo de Langmuir-Hinshelwood, obtiveram bom ajuste aos dados experimentais (R2 > 0,9). Todavia, o segundo modelo apresenta a distinção de ter um maior embasamento teórico em relação às etapas da catálise. Além disso, o material sintetizado apresentou atividade catalítica por 15 ciclos reacionais, diminuindo a sua eficiência em menos de 10%. Na análise econômica, a estimativa dos custos de produção do catalisador apresentou um valor baixo e o rendimento da sua recuperação evidenciou o potencial dessa metodologia de gestão de resíduos. Em suma, a ligação entre a eficiência do tratamento dos corantes têxteis azul reativo 5G e vermelho reativo 4B por catálise heterogênea pelo composto ZnMn2O4 e a viabilidade da sua síntese a partir de pilhas zinco-carbono exauridas, representa uma estratégia promissora de gestão de ambos os resíduos em questão. |
| Abstract: | In the midst of technological advances, environmental waste management is a major global challenge. Batteries are an example of solid waste rich in metals that are discarded without reusing their components. Looking at it from another angle, in the class of liquid waste, effluents from the textile industry also have great polluting potential and need to be managed correctly. In view of this, the present work sought an alternative for managing both wastes, by studying the potential of treating effluents contaminated with the textile dyes reactive blue 5G and reactive red 4B through the action of the zinc manganite (ZnMn2O4) catalyst synthesized from waste zinc-carbon batteries. For this, in addition to the synthesis and characterization of the catalyst, preliminary tests were carried out to adjust the pH of the dyes solution studied, with the subsequent study of the conditions that maximize its degradation through an experimental design DCCR 22. In addition, the adjustment was carried out from mathematical models to catalysis kinetic data, catalyst reuse tests and the analysis of costs and yield of its production. The characterization analysis results indicated that the methodology applied in this study successfully synthesizes the compound ZnMn2O4. From kinetic tests, the potential of the treatment by catalysis was verified, being favored in an acid place. Analyzing the data obtained in the experimental design, the dependence of pH on the catalytic process was verified. The optimal point obtained by the experimental design resulted in a degradation percentage of approximately 94 % for the 5G reactive blue dye and 98% for the 4B reactive red dye from an initial concentration of 100 mg L-1. In the dye degradation kinetics analysis, both mathematical models evaluated, pseudo-first order and proposed by the Langmuir-Hinshelwood mechanism, obtained a good fit to the experimental data (R2 > 0.9). However, the second model presents the distinction of having a greater theoretical basis in relation to the catalysis steps. In addition, the synthesized material showed catalytic activity for 15 reaction cycles, decreasing its efficiency by less than 10%. In the economic analysis, the estimated production costs of the catalyst presented a low value, and the yield of its recovery evidenced the potential of this waste management methodology In summary, the link between the efficiency of the treatment of reactive blue 5G and reactive red 4B textile dyes by heterogeneous catalysis by the compound ZnMn2O4 and the feasibility of their synthesis from depleted zinc-carbon batteries, represents a promising strategy for the management of both waste in question. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29848 |
| Aparece nas coleções: | FB - Engenharia Química |
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