ÁREA
Iniciação Científica
Autores
Mendonca, M. (UFERSA) ; Silva, C. (UFERSA) ; Ferreira, D. (UFERSA) ; Melo, R. (UFERSA) ; Ferreira, E. (UFERSA)
RESUMO
Essa pesquisa objetiva a avaliação do tratamento de uma água produzida sintética - solução de fenol- utilizando a adsorção em carvão ativado assistida pela floculação iônica. A adição de tensoativo permite uma melhora na eficiência do processo e acelera a sedimentação dos flocos. A influência de parâmetros como cinética, pH e concentração dos agentes de separação serão avaliados. De acordo com os resultados obtidos pode afirmar-se que atingiu uma remoção de fenol de 99%. A melhor remoção de fenol foi obtida quando utiliza-se para 50ml de solução, 0,3 g de carvão ativado, 0,25 g de tensoativo e 0,125 g de cloreto de cálcio, agitação de 90 minutos, com pH entre 3 a 9. Com o resultado positivo, busca-se garantir a reutilização do efluente, bem como a redução dos possíveis impactos ambientais.
Palavras Chaves
Floculação iônica; Tensoativo; Fenol
Introdução
A água de produção é gerada durante a exploração de petróleo, apresenta uma variedade de materiais orgânicos, metais pesados e outras substâncias(JIMÉNEZ et al. 2018). Esse efluente é caracterizado como poluidor, por esse motivo, não é adequado para o consumo humano ou para o descarte direto ao meio ambiente. A remoção de compostos orgânicos da água produzida é um dos desafios da indústria petrolífera, devido aos riscos do descarte inadequado. Diversas pesquisas estão sendo desenvolvidas atualmente, visando solucionar este problema. Posto isso, uma das alternativas com potencial para o tratamento da água produzida é a floculação iônica(CAVALCANTE et al. 2018; NUNES et al. 2013) em presença de carvão ativado. Este processo consiste na produção de flocos com caráter hidrofóbico, formados por tensoativo e carvão, o que permite a adsorção(ALOMAR et al. 2022; FARAJI et al. 2022) dos compostos orgânicos em sua superfície. A adição de tensoativo permite uma melhora na eficiência e acelera a sedimentação dos flocos. Para avaliar a eficiência, será utilizado o fenol como composto orgânico poluente. A influência de parâmetros como cinética, pH e concentração dos agentes de separação serão avaliados. O objetivo é avaliar o tratamento de uma água produzida sintética utilizando a adsorção em carvão ativado assistida pela floculação iônica. A metodologia estudada baseia-se no trabalho de LIMA et al.(2022), que avalia a eficiência de remoção de fármacos por processos adsortivos. Portanto, com a evolução da pesquisa e com os resultados obtidos pretende-se explorar soluções sustentáveis para o tratamento da água produzida. Dessa forma, pode-se garantir a reutilização de maneira responsável, bem como a redução dos possíveis impactos ambientais que seriam causados pelo descarte irregular
Material e métodos
3.1. MATERIAIS Mesa Agitadora Orbital SL 180/A; Espectrofotômetro digital IL-593-S-BI Faixa de 190 a 1100nm UV-VIS; pHmetro Tec-3MP; Fenol cristal - PA (NEON); Carvão ativado (CA); CaCl2 puro; Ácido palmítico; Ácido clorídrico; Hidróxido de Sódio; 3.2. MÉTODOS 3.2.1. Preparação do tensoativo O tensoativo foi obtido pela mistura do ácido palmítico, hidróxido de sódio e etanol em evaporador com refluxo, seguido de secagem em estufa. 3.2.2. Cinética de adsorção (CA) e (CA + tensoativo + CaCl2) Neste fator, os tempos para agitação, foram de 5 a 180 minutos. No sistema com CA e a solução de fenol 100 ppm, foi utilizado 1 g de carvão e 50 ml da solução. Após a pesagem e a agitação, foi realizada a filtração e a análise de absorbância. Na análise, com o CA+tensoativo+CaCl2, foram definidos os mesmos tempos de agitação. A proporção dos reagentes foi baseada na pesquisa de LIMA et al (2022), ¼ da massa do CA para o tensoativo e ⅛ da massa do CA para o CaCl2. 3.2.3. Equilíbrio de adsorção As concentrações de carvão foram de 0,01 a 0,5 g, feitas com 50 ml da solução de fenol de 100 ppm e agitadas por 90 minutos. Nas amostras, com tensoativo + CaCl2, foi usada a mesma concentração de fenol e tempo de contato para viabilizar a comparação. A proporção dos reagentes utilizados foi a mesma da cinética. Após o contato, as amostras foram filtradas e procedida a análise da absorbância. 3.2.4. Efeito do pH Com uma solução de fenol 120 ppm, ajustou-se o pH de 2 a 12 para cada amostra. A não utilização da solução de fenol 100 ppm foi devido a adição da solução de ácido ou base para ajuste do pH. Para cada amostra, foi pesado 0,3 g de CA, 0,25 g de tensoativo e 0,125 g de CaCl2. O sistema foi agitado por 90 minutos, tempo necessário para atingir o equilíbrio.
Resultado e discussão
4.1. Cinética
No sistema com CA foi observado que a partir de 90 min, a eficiência de remoção
do fenol (%E) se manteve constante em 98%. No sistema contendo tensoativo,
alcançou-se uma %E de 99%. Em ambas as análises foi verificado que as amostras
com tensoativo+CaCl2 apresentavam %E maior em menos tempo, sendo observada a
constância a partir dos 90 min. Isso ocorre devido a cadeia hidrofóbica do
tensoativo, que potencializa a %E, pois adiciona sítios de adsorção na
superfície do CA, criando maior interação do fenol com o floco formado.
4.2. Equilíbrio
No sistema com CA foi visto que a %E manteve-se constante a partir da
concentração de 0,3 g. Já na presença do tensoativo+CaCl2, percebe-se a melhora
na %E nas mesmas concentrações de CA. Nota-se que a maior disponibilidade do CA
aumenta a %E até, quase, 100%, pois mais sítios de adsorção estão disponíveis
para reter o fenol. Contudo, observou-se que em concentrações mais baixas de CA,
a adição de tensoativo proporcionou alcançar uma alta %E mais rapidamente.
4.3. pH
Estudar o efeito do pH é relevante pois ele altera o mecanismo de adsorção
(DEHMANI et al. 2023). Observou-se uma %E baixa no pH 2, pois a superfície do CA
torna-se carregada positivamente e os compostos fenólicos não ionizados competem
com a água pela adsortividade na superfície do adsorvente (XIE B et al. 2020).
Entre o pH 3 a 9, foi obtida alta %E, o que não foi obtido no estudo de
CAVALCANTE et al (2018) em que foi usado só tensoativo, assim nota-se a
importância da presença do CA. A partir do pH 9, foi observado uma queda no %E,
conforme estudo anterior (WEN P et al. 2016), pois se formam íons fenolatos,
carregados negativamente, resultando em forças repulsivas com o adsorvente.
Gráfico dos resultados da análise da cinética.
Gráfico dos resultados da análise do equilíbrio.
Conclusões
Na cinética, a partir de 90 minutos de contato adsorvato/adsorvente, ambas as amostras CA e tensoativo+CaCl2, nota-se uma eficiência de remoção constante. No equilíbrio, apenas com CA, percebe-se que a remoção aumenta com uma maior quantidade. Já na presença do tensoativo+CaCl2, a eficiência tende a 100%, com uma redução na quantidade de CA. No pH entre 3 a 9 obteve-se alta remoção de fenol, porém há uma queda nos pH 2 e 10 a 12. Com isso, pretende-se explorar soluções sustentáveis para o tratamento da água produzida, garantindo a reutilização do efluente, reduzindo os impactos ambientais.
Agradecimentos
Agradecemos a Deus por nos permitir viver essa experiência. A UFERSA por abrir caminhos para a nossa evolução acadêmica. Ao nosso orientador e técnica de laboratório por todas as orientações.
Referências
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