Prof. Dr. Marco Antônio Siqueira Rodrigues. Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas. Departamento de Engenharia Química
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1 Prof. Dr. Marco Antônio Siqueira Rodrigues Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas Departamento de Engenharia Química
2 Eletrodiálise Aplicada ao Tratamento de Efluentes
3 Eletrodiálise O princípio básico da eletrodiálise consiste em transformar uma solução aquosa em duas: uma mais concentrada em eletrólitos do que a original e a outra mais diluída.
4
5
6 Membrana íonseletiva São Ionômeros que apresentam grupos funcionais positivos (aniônica) ou negativos (catiônica) ligados quimicamente a matriz polimérica.
7 Membrana Aniônica
8
9 Modelo da Rede de Transporte de íons Clusters Nafion 50 A o 40 A o 10 A o
10 Espaçadores ü Formação dos compartimentos ü Diminuir a Polarização por Concentração
11 Espaçadores tipo fluxo turbulento e fluxo laminar
12 Desenho esquemático do módulo de membranas mostrando o fluxo turbulento causado pelas irregularidades do espaçador
13 Sistema de Eletrodiálise Sol. diluída Solução concentrada + Alimentação Cátions Ânions Membrana Membrana Aniônica Catiônica
14 APLICAÇÕES DA ELETRODIÁLISE Ø Remoção de Nitrato, Nitrito e Flúor de águas Subterrâneas para Abastecimento Público Ø Tratamento de Efluente Industrial para Reuso Industrial da água Ø Purificação da Glicerina oriundo do Biodiesel Ø Recuperação de Níquel de Efluentes de Galvanoplastia Ø Tratamento de Drenagem Ácida de Minas
15 RECUPERAÇÃO HIDROMETALÚRGICA DE METAIS E ÁCIDO SULFÚRICO DA DRENAGEM ÁCIDA DE MINAS Edital MCT/CTMineral/CNPq Chamada 1: Pesquisa, Desenvolvimento Tecnológico e Inovação aplicados ao desenvolvimento de tecnologias inovadoras de disposição de rejeitos, para o tratamento de efluentes e prevenção e tratamento de drenagem ácida de minas (DAM) apropriadas para a produção mais limpa. Coordenador Geral da Rede: Prof. Dr. Ivo André Homrich Schneider 1. Universidade Federal do Rio Grande do Sul 2. Universidade FEEVALE 3. Universidade de São Paulo 4. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 5. Sindicato da Indústria de Extração de Carvão de Santa Catarina 6. Associação Beneficente da Indústria Carbonífera de Santa Catarina
16 Os recursos identificados de carvão mineral no Brasil estão na ordem de 32 bilhões de toneladas, localizados na Região Sul do país, nos Estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná. Os locais de maior exploração são Candiota (RS), região do Baixo Jacuí (RS) e Região Carbonífera do Sul Catarinense (SC). Os impactos ambientais do carvão decorrem da sua mineração e combustão. Um dos aspectos mais críticos diz respeito aos rejeitos do beneficiamento. Os rejeitos são depositados em pilhas e, por serem ricos em pirita (FeS 2 ), geram a drenagem ácida de minas (DAM). Os impactos da DAM sobre os recursos hídricos são manifestados tanto pelas alterações na qualidade da água quanto na integridade da fauna e flora.
17 Pontos de Coleta das Amostras
18 Collection point of AMD MA percolation of Waste Module A. Collection point of AMD MB percolation of Waste Module B
19 AMD BA adduction of a basin AMD LX underground drainage of Waste Module B pluvial drainage of all carboniferous area AMD CB abandoned coal bank
20 Cations (mg. L 1 ) Anions (mg. L 1 ) Parameters Samples AMD MA AMD MB AMD LX AMD PL AMD BA AMD CB AMD LX 2 ph Conductivity (µs. cm 1 ) 7,100 8,050 9,970 4,490 4,200 1,155 15,300 Na , , K Mg Ca N.D. Fe 3+ 1, , N.D N.D. Zn Mn Fe 2+ N.D. N.D N.D N.D. F N.D. N.D. N.D N.D. N.D. N.D. Cl NO 3 SO 4 2 N.D. not detected. Caracterização N.D. N.D N.D N.D. 7, , , , , ,398.53
21
22 Determinação da corrente limite
23 anionic membrane AMD PL cationic membrane AMD PL anionic membrane AMD BA cationic membrane AMD BA
24 Concentração (mg. L 1 ) Na + K + Mg 2+ Ca 2+ Fe 3+ Zn 2+ Mn 2+ Fe 2+ F Cl NO 3 SO 4 2 AMD PL Initial Após 55h 2.65 N.D. N.D. N.D N.D. N.D. N.D. N.D , Extração (%) AMD CB Initial 1, N.D Após 24h N.D. N.D. N.D. N.D. N.D N.D Extração (%) AMD LX 2 Initial 1, N.D. N.D N.D. N.D N.D. 7, Após 72h N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D Extração (%)
25 Conclusão ED pode ser aplicada para tratar DAM e fornece uma água tratada com baixa concentração iônica. A qual pode ser lançada em corpos hídricos. As membranas não foram danificadas pela DAM. A extração de íons sulfato foi de 99 %.
26 ELETRODIÁLISE APLICADA AO TRATAMENTO DE EFLUENTE DE ELETRODEPOSIÇÃO DE NÍQUEL TECNOIMPIANTI WATER TREATMENT SRL VIA S. D'ACQUISTO 16/B POZZUOLO MARTESANA MILANO ITALIA Objetivo: Verificar a eficiência do processo de eletrodiálise no tratamento do efluente de níquel de galvanoplastia. Analisar se os aditivos orgânicos do banho podem afetar o processo de tratamento. Precipitação de Níquel sobre as membranas
27 Diagrama construído no programa HydraMedusa para um efluente sintético de níquel.
28 Sistema para Efluente Real No compar5mento central são tratados 5L de Efluente cedido pela empresa (Efluente Real) Conectadas ao sistema, 5 bombas promovem a circulação das soluções (Q=0,08m³/h). densidade de corrente aplicada foi de i=2,8ma/cm². Potencial da célula: variou entre 8,1 e 17,4 V. Duração do Ensaio: 247h Antes do tratamento. Depois do tratamento.
29 Sistema para Efluente Real Precipitação verificada na membrana catiônica (35h de ensaio) e, posteriormente, em maior quantidade, na membrana aniônica em frente ao cátodo (147h de ensaio) => aumento do potencial. Quando do precipitado, adição de H 2 SO 4 para reduzir o ph, visando solubilização. =>aumento da condutividade das soluções. CÁTODO ÂNODO
30 Sistema para Efluente Real ED1 Análises Cromatografia iônica [Ni] (mg/l) [Ni] Compar8mento Diluído ,00 1,00 247,30 Tempo de ensaio (h) [Ni] (mg/l) Ni no compar8mento Concentrado de Cá8ons ,00 1,00 12,50 51,10 66,50 68,70 247,30 Tempo de ensaio (h)
31 4 [Ni] Anodo [Ni] (mg/l) 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 Tempo de ensaio (h)
32 Conclusões O transporte de Ni para o compartimento anodo está relacionado a formação de íons negativamente carregados (como boratos e ânions componentes dos aditivos orgânicos), formando complexos negativos que passaram pela membrana aniônica. O controle de ph deve ser efetivo para evitar a formação de precipitado sobre a membrana. Entretanto, o aumento na concentração de íons H + ocasiona uma diminuição da eficiência de corrente devido ao maior transporte do H + frente ao Ní. 32
33 Nos Encontramos em Porto Alegre!!!!
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