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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29707| Título: | Otimização das etapas de produção de solução, contendo íons de ferro, via eletrólise e de regeneração para purificação de biogás |
| Título(s) alternativo(s): | Optimization of the iron ions solution production steps via electrolysis and regeneration to biogas purification |
| Autor(es): | Tavares, Alexssander Juliano |
| Orientador(es): | Frare, Laercio Mantovani |
| Palavras-chave: | Energia - Fontes alternativas Resíduos orgânicos Sulfeto de hidrogênio Renewable energy sources Organic wastes Hydrogen sulphide |
| Data do documento: | 10-Dez-2021 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Medianeira |
| Citação: | TAVARES, Alexssander Juliano. Otimização das etapas de produção de solução, contendo íons de ferro, via eletrólise e de regeneração para purificação de biogás. 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Ambientais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2021. |
| Resumo: | O biogás produzido pela digestão anaeróbia de resíduos orgânicos, em função do uso pretendido em caldeiras, em aquecedores, em motores ou como biocombustível, necessita passar por um processo de purificação. A purificação objetiva reduzir as concentrações de alguns compostos como dióxido de carbono (CO2) e sulfeto de hidrogênio (H2S) que, respectivamente, reduzem o poder de combustão e causam graves problemas de corrosão. Entre as operações mais utilizadas para a remoção dos contaminantes do biogás pode-se citar a absorção, a adsorção, a filtração por membranas, a biofiltração, a microaeração e o resfriamento. Dentre essas, a mais utilizada é a absorção com o uso de alguma solução específica por meio da solubilização ou reação química entre o contaminante e um soluto. Um dos solutos utilizados é o ferro (Fe), seja na forma livre ou quelado. Mas a produção dessas substâncias queladas requerem um processo específico e encarecem a etapa de purificação. Este trabalho tem o objetivo de apresentar uma alternativa eficiente para a purificação de biogás por meio da produção de uma solução, contendo íons de ferro, na própria planta de produção, bem como a regeneração desta solução. O mecanismo utilizado para produzir a solução foi por meio da corrosão eletroquímica de placas de ferro metálico submetido à diferentes correntes elétricas, concentrações salinas (NaCl) e tempo de preparo. Para avaliar a eficiência das soluções preparadas, na remoção do H2S, e na regeneração destas, foi utilizado um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) como forma de planejamento experimental. Determinou-se as concentrações de ferro das soluções imediatamente após seu preparo e após os ensaios de purificação e regeneração. A partir dos resultados obteve-se modelos matemáticos válidos para otimização dos processos de produção e regeneração da solução de ferro. Verificou-se que houve uma redução da concentração dos íons de Fe3+ durante testes com o biogás e foi possível a regeneração da solução, possibilitando o seu reuso. |
| Abstract: | The biogas produced by the anaerobic digestion of organic waste, depending on its intended use in boilers, heaters, and engines or as biofuel, needs to go through a purification process. Purification aims to reduce the concentrations of some compounds such as carbon dioxide (CO2) and hydrogen sulfide (H2S), which respectively reduce combustion power and cause serious corrosion problems. Among the operations most used to remove contaminants from biogas, absorption, adsorption, membrane filtration, biofiltration, microaeration and cooling can be mentioned. Among these, the most used is absorption with the use of a specific solution through simple solubilization or chemical reaction between the contaminant and a solute. One of the solutes used is iron (Fe), either in free form or chelated with some material. But the production of these chelated substances requires a specific process and makes the purification step more expensive. This work aims to present an efficient alternative for the purification of biogas through the production of a solution, containing iron ions, in the production plant, as well as the regeneration of this solution. The mechanism used to produce the solution was through the electrochemical corrosion of metallic iron plates subjected to different electrical currents, salt concentrations (NaCl) and time. To evaluate the efficiency of the prepared solutions, in the removal of H2S, and their regeneration, the Central Composite Rotational Design (CCRD) was used as a form of experimental planning. The iron concentrations of the solutions were determined immediately after their preparation and after the purification and regeneration tests. From the results, valid mathematical models were obtained to optimize the production and regeneration processes of the iron solution. It was found that there was a reduction in the concentration of Fe3+ ions during tests with biogas and it was possible to regenerate the solution, enabling its reuse. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29707 |
| Aparece nas coleções: | MD - Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Ambientais |
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