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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/34260
Tipo: Dissertação
Título: Aplicação de organoargilas e aluminosilicatos para tratamento de misturas óleo/água
Autor(es): Melo, Rhafael Cainã Santos de
Primeiro Orientador: Guedes, Ana Paula de Melo Alves
Resumo: A escassez significativa de água e energia limpa se apresenta como um dos maiores desafios para as sociedades modernas. A contaminação por óleo torna-se uma grande preocupação ambiental, pois resíduos destes materiais são gerados, por exemplo, pela indústria do couro, têxtil, alimentícia, siderúrgica, petroquímica, mineração e metalurgia; além da poluição causada por óleos comestíveis . A indústria do petróleo, para além de sua importância na economia global, está associada a dois problemas fundamentais: a geração de água produzida – seu efluente gerado em maior quantidade – e os acidentes ambientais com derramamento de óleo. Dentre as estratégias convencionais de tratamento e remediação dos efluentes e impactos ambientais envolvidos nestas problemática estão técnicas tradicionais como flotação, hidrocilonagem, uso de barreiras e skimmers. Na atualidade, porém, crescem cada vez mais estratégias bioinspiradas e utilização de materiais naturais para separação de óleo e água. Neste sentido, estre trabalho investiga a aplicação de materiais compósitos produzidos mediante modificação de vermiculita natural do estado da Paraíba, funcionalizada com brometo de cetiltrimetilamonio e ácido nióbico, além do efeito do tratamento alcalino com NaOH, analisando sua aplicação em estratégias adsortivas e de separação, para tratar misturas de água e óleo, emulsionado ou não. Os materiais desenvolvidos foram caracterizados mediante DRX, TGA, espectroscopia na região do infravermelho, MEV e EDS. Estes resultados mostraram que a organofilização da matriz vermiculita ocorre com adesão do tensoativo na região interlamelar do argilomineral. Este processo introduz uma carga parcial positiva na superfície do material, propiciando a deposição do ácido nióbico e a formação de uma rugosidade hierárquica micro/nano estruturada. Testes de adsorção, transcorridos com misturas de água e querosene, mostraram que os sólidos desenvolvidos adsorvem óleo, com eficiências superiores a 75%. Os modelos cinéticos de adsorção mostraram ajuste adequado ao modelo de pseudo segunda ordem, com erros percentuais inferiores a 4%. Nas estratégias de separação por uso de skimmers, a amostra organofílica com incorporação de ácido nióbico mostrou eficiência muito superior às demais, capturando uma massa de óleo quase 30 vezes maior do que a massa de sólido utilizada. Nas estratégias de filtração, os materiais modificados com ácido nióbico e submetidos ao tratamento alcalino, quando previamente hidratados, mostraram capacidade de separar misturas bifásicas de querosene e água, a partir da retenção do óleo. Estes filtros demonstraram repetibilidade de uso com eficiências de recuperação da massa de óleo utilizada superiores a 94%.
Abstract: The scarcity of water and clean energy presents itself as one of the biggest challenges for modern societies. Oil contamination becomes a major environmental concern, as residues of these materials are generated, for example, by the leather, textile, food, steel, petrochemical, mining and metallurgy industries; in addition to pollution caused by edible oils. The oil industry, in addition to its importance in the global economy, is associated with two fundamental problems: the generation of produced water – its effluent generated in greater quantity – and environmental accidents with oil spills. Among the conventional strategies of treatment and remediation of effluents and environmental impacts involved in these problems are traditional techniques such as flotation, hydrocyloning, use of barriers and skimmers. Nowadays, however, bioinspired strategies and the use of natural materials for oil and water separation are increasingly growing. In this context, this work investigates the application of composite materials produced by modifying natural vermiculite from the state of Paraíba, functionalized with cetyltrimethylammonium bromide and niobic acid, beyond the effect of alkaline treatment with NaOH, analyzing its application in adsorptive and separation strategies, to treat mixtures of water and oil, emulsified or not. The developed materials were characterized by XRD, TGA, infrared spectroscopy, SEM and EDS. These results showed that the organophilization of the vermiculite matrix occurs with adhesion of the surfactant in the interlamellar region of the clay mineral. This process introduces a partial positive charge on the surface of the material, allowing the deposition of niobic acid and the formation of a micro/nanostructured hierarchical roughness. Adsorption tests, carried out with mixtures of water and kerosene, showed that the solids developed adsorb oil, with efficiencies above 75%. The kinetic adsorption models showed adequate fit to the pseudo second order model, with percentage errors below 4%. In the separation strategies using skimmers, the organophilic sample with niobic acid incorporation showed much higher efficiency than the others, capturing an oil mass almost 30 times greater than the solid mass used. In the filtration strategies, the materials modified with niobic acid and submitted to alkaline treatment, when previously hydrated, showed the ability to separate biphasic mixtures of kerosene and water, with oil retention. These filters have demonstrated repeatability of use with recovery efficiencies of the used oil mass above 94%.
Palavras-chave: Química inorgânica
Separação água/óleo
Vermiculita
Adsorption
Water/oil separation
Niobium
Vermiculite
Hydrophobicity
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/34260
Data do documento: 29-Abr-2022
Aparece nas coleções:Centro de Ciências Exatas e da Natureza (CCEN) - Programa de Pós-Graduação em Química

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