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Type: Monografia
Title: Simulação numérica e ensaios experimentais da remoção de fenol em coluna de leito fixo utilizando carvão ativado como adsorvente
Author: Meneghini, Ana Leonora Bazzi
First advisor: Dervanoski, Adriana
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Vargas, Gean Delise L. P.
Resume: O presente estudo foi desenvolvido utilizando um efluente sintético contendo fenol e a partir deste efluente foram obtidas as isotermas de adsorção em reator batelada, utilizando-se uma massa de 0,2 g de adsorvente, temperatura de 25ºC e velocidade de agitação de 150 rpm. Os dados experimentais foram ajustados a diferentes modelos de equilíbrio da literatura, sendo que o modelo de Langmuir obteve um melhor coeficiente de correlação (R2 = 0,93) e forneceu uma capacidade máxima de adsorção qmáx = 41,69 mg.g-1 e uma afinidade de monocamada b = 0,094. Também apresentou um RL = 0,216 indicando a adsorção favorável sob o carvão ativado de casca de coco utilizado neste trabalho. De posse dos dados cinéticos em coluna de leito fixo obtidos neste trabalho (concentração vs tempo) também foi possível avaliar por modelos da literatura a densidade do empacotamento, porosidade do leito, tempo de estabelecimento da zona de transferência de massa e capacidade de remoção da coluna (41,98 mg.g-1), que foi similar ao obtido em reator batelada (qmáx= 41,69 mg.g-1). As equações que descrevem o processo de adsorção em coluna de leito fixo não têm solução analítica, e, portanto foram discretizadas pelo Método de Volumes Finitos e um algoritmo computacional foi implementado em linguagem FORTRAN. O modelo matemático foi validado com os ensaios cinéticos de adsorção em leito fixo deste trabalho para três diferentes concentrações. Após validação do modelo matemático foi possível, através de uma análise de sensibilidade paramétrica, simular outras condições operacionais do leito, como: diferentes vazões de alimentação da coluna, alturas de leito e porosidade do leito. Os resultados mostraram que quanto maior a vazão volumétrica e menor a altura do leito mais rápido o adsorvente atinge a saturação para uma determinada condição de processo. A porosidade do leito não influenciou a taxa de adsorção para o sistema carvão ativado/fenol. A simulação numérica das equações de transporte é importante visto que diminui a necessidade da realização de inúmeros experimentos para avaliação das melhores condições operacionais de um leito fixo industrial.
Abstract: The present study was developed using a synthetic effluent containing phenol and from this effluent the adsorption isotherms were obtained in a batch reactor, using a mass of 0,2 g of adsorbent, a temperature of 25ºC and a stirring speed of 150 rpm. The Langmuir model obtained a better correlation coefficient (R² = 0,93) and provided a maximum adsorption capacity, qmax = 41,69 mg.g-1 and a monolayer affinity b = 0,094. Also presented a RL = 0.216 indicating the favorable adsorption under the coconut shell activated carbon used in this work. Based on the kinetic data in the fixed bed column (concentration vs time), it was also possible to evaluate the packing density, bed porosity, establishment time of the mass transfer zone and (41,98 mg.g-1), which was similar to that obtained in a batch reactor (qmax = 41,69 mg.g-1). The equations that describe the fixed bed column adsorption process have no analytical solution and were therefore discretized by the Finite Volume Method and a computational algorithm was implemented in FORTRAN programing language. The mathematical model was validated with the fixed bed adsorption kinetics assays of three different concentrations. After validation of the mathematical model it was possible through a parametric sensitivity analysis to simulate other operating conditions of the bed, such as: different spill feed rates, bed heights and bed porosity. The results showed that the higher volumetric flow rate and the lower bed height reachesthe faster adsorbent saturation for a given process condition. The porosity of the bed did not influence the adsorption rate for the activated carbon / phenol system. The numerical simulation of the transport equations is important since it reduces the need to realizing numerous experiments to evaluate the best operating conditions of an industrial fixed bed.
Keywords: Adsorção
Leito fixo
Carvão ativado
Fenol
Simulação numérica
Language: por
Country: Brasil
Publisher: UNIVERSIDADE FEDERAL DA FRONTEIRA SUL
Acronym of the institution: UFFS
College, Institute or Department: Campus Erechim
Type of Access: Acesso Aberto
URI: https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/1681
Issue Date: 14-Dec-2017
Appears in Collections:TCC Engenharia Ambiental

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