Evaluation of BTEX adsorption in industrial effluent through the percolation method using rice husk ash as adsorbent material
DOI:
https://doi.org/10.5902/2236117062696Parole chiave:
BTEX, Rice husk ash, Adsorption by percolationAbstract
The aromatic petroleum hydrocarbons (benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes) are highly volatile and toxic to human health and the environment. Adsorption is a physical-chemical process widely used in effluent treatment in which a material called adsorbate has the capacity to retain components dispersed in an aqueous medium on its surface. Studies of waste recovery demonstrate potentialities and more noble uses than the final disposal. In this sense, the ashes generated from the combustion of rice husk can be used as a by-product with various applications; in the case of this work, as adsorbent material, due to its amorphism and its high surface area. This study aimed to evaluate the adsorption of the aromatic components of a petrochemical effluent (formation water) with the use of two types of rice husk ash generated from two different grate combustion processes in a filtration system under positive pressure. The ashes were segregated and characterized according to their physical, chemical, mineralogical, and microstructural properties. The adsorption procedure by percolation consisted of 1L of petrochemical effluent for 45 g of adsorbent material. The samples of raw effluent were analyzed by gas chromatography. The results proved that the percentage of removal of BTEX composts in the segregated ash I did not potentialize the effect of the adsorption, being higher in the raw ash, with values of 90.2; 94.9; 83.3 and 100 %, while in ash II the effect of the segregation influenced the adsorption process only for the benzene and toluene, with removal values that went from 55.08 to 69.14 % and 69.23 to 75 %, respectively, in both of the ashes studied. The results obtained were inferior to those recommended by the legislation. Thus, the different combustion temperatures of the husk influenced in the characteristics, adsorption capacity, and BTEX removal efficiency by the adsorbate. Therefore, the positive filtration system can be used as a final polishing step in the treatment of petrochemical effluents, replacing conventional systems that use activated carbon.
Downloads
Riferimenti bibliografici
ALI, I. O.; HASSAN, A. M.; SHAABAN, S. M.; SOLIMAN, K. S. 2011. Synthesis and Chacterization of ZSM-5 Zeolite from Rice Husk Ash and their adsoption of Pb2+ onto unmodified and surfactante-modified zeolite. Elsevier. Separation and Purification Technology, n. 83, p. 38-44.
ALMEIDA, I. L. S. 2010. Avaliação da capacidade de adsorção da torta de Moringa oleifera para BTEX em amostras aquosas. Master of Science Dissertation. Chemistry. Universidade Federal de Uberlândia, MG.
AIVALIOTI, M.; POTHOULAKI, D.; PAPOULIAS, P.; GIDARAKOS, E. 2012. Removal of BTEX, MTBE and TAME from aqueous solutions by adsorption onto raw and thermally treated lignite. Journal of Hazardous Materials, v. 207-208, p. 136-46.
AIVALIOTI, M.; VAMVASAKIS, I.; GIDARAKOS, E. 2010. BTEX and MTBE adsorption onto raw and thermally modified diatomite. Journal of Hazardous Materials, v. 178, n. 1- 3, p. 136-43.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE FUNDIÇÃO. 2003. CEMP (Comissão de Estudos de Matérias Primas) n° 81 Materiais para Fundição: Determinação da Distribuição Granulométrica e Módulo de Finura. ABIFA.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE FUNDIÇÃO; 2003. CEMP (Comissão de Estudos de Matérias Primas) n° 120 Materiais para Fundição: Determinação da Perda ao Fogo. ABIFA.
BERWANGER FILHO, J. A. 2014. Utilização de cinza de casca de arroz para remoção de hidrocarbonetos aromáticos em efluente petroquímico, através de um sistema de filtração com pressão positiva, Master of Science Dissertation, Universidade do Vale do Rio dos Sinos, RS.
BIE, R. S.; SONG, X. F. Q. Q.; LIU, X. J.; JI, P. CHEN. 2015. Studies on effects of burning conditions and rice husk ash (RHA) blending amount on the mechanical behavior of cement. Cement and Concrete Composites, v. 55, p. 162-168.
CAETANO, M. O. 2014. Equipamento compacto para o tratamento de águas subterrâneas contaminadas por BTEX e TPH. Ph.D. Thesis, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, RS.
CHAVES, T. F.; QUEIROZ, Z. F.; SOUZA, D. N. R.; GIRÃO, J. H. S.; RODRIGUES, E. A. 2009. Uso da Cinza da Casca do Arroz (CCA) Obtida da Geração de Energia Térmica como Adsorvente de Zn(II) em Soluções Aquosas. Química Nova, v. 32, n. 6, p. 1378-1383.
CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE – CONAMA (Brasil). 2011. Resolução Nº 430, de 13 de maio de 2011. Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução no 357, de 17 de março de 2005, do Conselho Nacional do Meio Ambiente-CONAMA.
COSTA, A. H. R.; NUNES, C. C.; CORSEUIL, H. X. 2009. Biorremediação de águas subterrâneas impactadas por gasolina e etanol com uso de nitrato, Revista Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 14, n. 2, pp. 265-274.
COSTA, A. S.; ROMÃO, L. P. C.; ARAÚJO, B. R.; LUCAS, S. C. O.; MACIEL, S. T. A.; WISNIEWSKI, A.; ALEXANDRE, M. R. 2012. Environmental strategies to remove volatile aromatic fractions (BTEX) from petroleum industry wastewater using biomass. Bioresource Technology, v. 105, p. 31-9.
CORDEIRO, L. N. P. 2009. Análise da variação do índice de amorfismo da cinza de casca de arroz sobre a atividade pozolânica. Master of Science Dissertation, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, RS.
DAIFULLAH, A. A.; GIRGIS, B. 2003. Impact of surface characteristics of activated carbon on adsorption of BTEX. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, v. 214, n. 1-3, p. 181-193.
DELLA, V. P.; KUHN, I. HORTZA, D. 2005. Reciclagem de Resíduos Agro-Industriais: Cinza de Casca de Arroz como Fonte Alternativa de Sílica. Cerâmica Industrial, v. 10, n. 2, p. 22-25.
DEOLIN, M. H. S.; FAGNANI, H. M. C.; ARROYO, P. A.; BARROS, M. A. S. D. 2013. Obtenção do Ponto de Carga Zero de Materiais Adsorventes. In: VII Encontro Internacional de Produção Científica. Maringá: 22 a 25 de out/2013. Maringá – PR.
ELLIOTT, H. A.; HUANG, C. P. 1981. Adsorption characteristics of some Cu (II) complexes on alumino silicates. Water Research, v. 15, p. 849–855.
EPA (EUA) - Environmental Protection Agency. 2006. N° 8260C, Volatile Organic Compounds By Gas Chromatography/Mass Spectrometry (GC/MS). EPA.
ERSÖZ, G. 2014. Fenton-like oxidation of Reactive Black 5 using rice husk ash-based catalyst. Applied Catalysis B: Environmental, v. 147, p. 353-358.
FERNANDES, F. L. 2008. Carvão de endocarpo de coco da baía ativado quimicamente com ZnCl2 e fisicamente com vapor d’água: produção, caracterização, modificações químicas e aplicação na adsorção de íon cloreto. Ph.D. Thesis. Universidade Federal da Paraíba, PB.
FERNANDES, I. J.; ARAUJO, E. C. A.; OLIVEIRA, R.; REIS, J. M.; CALHEIRO, D.; MORAES, C. A. M.; MODOLO, R. C. E. 1. 2015. Caracterização do Resíduo Industrial Casca de Arroz com Vistas a Sua Utilização como Biomassa. In: 6º Fórum Internacional de Resíduos Sólidos. São José dos Campos 10 a 13 de junho de 2015. São José dos Campos – SP.
FERNANDES, I. J.; CALHEIRO, D.; KIELING, A. G.; MORAES, C. A. M.; ROCHA, T. L. A.; BREHM, F. A.; MODOLO, R. C. E. 2016. Characterization of rice husk ash produced using different biomass combustion techniques for energy. Fuel, v. 165, p. 351-359.
FERNANDES, I. J.; CALHEIRO, D.; SANTOS, E. C. A.; OLIVEIRA, R.; ROCHA, T. L. A. C.; MORAES, C. A. M. 2016. Comparison between Rice Husk Ash and Commercial Silica as Filler in Polymeric Composites. Materials Science Forum, v. 869, p. 209-214.
FERNANDES, I. J.; SANTOS. R. V.; SANTOS. E. C. A.; ROCHA, T. L. C.; DOMINGUES JR, N. S.; MORAES, C. A. M. 2018. Replacement of Commercial Silica by Rice Husk Ash in Epoxy Composites: A Comparative Analysis. Materials Research, v. 21, n. 3.
FREITAS, A. F. 2005. Estudo da adsorção de ácidos carboxílicos em diferentes materiais adsorventes. Master of Science Dissertation. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. UFRRJ, 113p.
HAACK, P. M. 2011. Desenvolvimento de sistema pressurizado para avaliação da adsorção de efluente oleoso. Trabalho de conclusão de Bacharel em Engenharia Mecânica. Universidade do Vale do Rio do Sinos, São Leopoldo.
KIELING, A. G. 2009. Influência da segregação no desempenho de cinzas de casca de arroz como pozolanas e material adsorvente. Master of Science Dissertation. Universidade do Vale do Rio do Sinos, São Leopoldo.
KIELING, A. G. 2016. Adsorção de BTEX – benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno – em cinza de casca de arroz e carvão ativado. Ph.D. Thesis. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS.
MANIQUE, M. C.; FACCINI, C. S.; ONOREVOLI, B.; BENVENUTTI, E. V.; CARAMÃO, E. B. 2012. Rice Husk Ash as an Adsorbent for Purifying Biodiesel from Waste Frying Oil. Elsevier. Fuel, v. 92, p. 56-61.
MOURA, C. P; VIDAL, C. B.; BARROS, A. L.; COSTA, L. S.; VASCONCELLOS, L. C. G.; DIAS, F. S.; NASCIMENTO, R. F. 2011. Adsorption of BTX (benzene, toluene, o-xylene, and p-xylene) from aqueous solutions by modified periodic mesoporous organosilica. Journal of Colloid and Interface Science, v.363, n.2, p.626–634.
NASCIMENTO, R. F.; LIMA, A. C. A.; VIDAL, C. B.; MELO, D. Q. 2014. Adsorção: aspectos teóricos e aplicações ambientais. Imprensa Universitária: 256p. Fortaleza.
NOGUEIRA, D. A. 2006. Otimização das condições de adsorção de BTEX em água, pela vermiculite expandida hidrofóbica, utilizando headspace – CG/EM. Master of Science Dissertation. Universidade Federal de Ouro Preto, MG.
NOURMORADI, H.; KHIADANI, M.; NIKAEEN, M. 2012. Multi-component adsorption of benzene, toluene, ethylbenzene e xylene from aqueous solutions by Montmorillonite modified with tetradecyl trimethyl ammonium bromide. Journal of Chemistry, v. 2013, p. 1-10.
PINEDA, T.; HORTZA, D.; SOARES, C. H. L.; CASAS, A.; RAMIRES, M.; CORTÉS, V. 2012. Biotransformação da Cinza da Casca de Arroz em Nanopartículas de Sílica Mediante Fusarium Oxysporum. Revista Matéria, v. 17, n. 1, p. 946-954.
POUEY, M. F. T. 2006. Beneficiamento da cinza de casca de arroz residual com vistas à produção de cimento composto e/ou pozolânico. Ph.D. Thesis. Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS, Porto Alegre, RS.
REGALBUTO, J. R.; ROBLES, J. 2004. The engineering of Pt/Carbon Catalyst Preparation. University of Illinois: Chicago.
RUTHVEN, D. M. 1984. Principles of Adsorption and Adsorption Process. New York: John Wiley & Sons.
SEIFI, L.; TORABIAN, A.; KAZEMIAN, H.; BIDHENDI, G. N.; AZIMI, A. A.; FARHADI, F.; NAZMARA, S. 2011. Kinetic Study of BTEX Removal Using Granulated SurfactantModified Natural Zeolites Nanoparticles. Water, Air, & Soil Pollution, v. 219, p. 443- 457.
SEKAR, M.; SAKTHI, V.; RENGARAJ, S. 2004. Kinetics and equilibrium adsorption study of lead (II) onto activated carbon prepared from coconut shell. Colloid and Interface Science, v. 279, p. 307-313.
SILVA, F. M.; SANTANA, S. A. A.; BEZERRA, C. W. B.; SILVA, H. A. S. 2010. Adsorção do Corante Têxtil Azul de Remazol R por Pseudocaule da Bananeira (Musa Sp). Cadernos de Pesquisa, v. 17, n. 3, p. 71-79.
SILVEIRA, A. A. 1996. A utilização de cinza de casca de arroz com vistas a durabilidade de concretos: estudo do ataque por sulfatos. Master of Science Dissertation –Universidade Federal do Rio Grande do Sul, RS.
SOUZA, R. S. 2013. Avaliação da Lama Vermelha na Remoção de Derivados de Petróleo – Benzeno, Tolueno e Xileno (BTX). Ph.D. Thesis. Universidade Estadual de Campinas, SP.
VAGHETTI, J. C. P. 2009. Utilização de Biossorventes para Remediação de Efluentes Contaminados por Íons Metálicos. 2009. 99f. Chemistry Ph.D. Thesis. Programa de Pós-Graduação em Química. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre.
VIDAL, C. B.; RAULINO, G. S.; BARROS, A. L.; LIMA, A. C.; RIBEIRO, J. C.; PIRES, M. J.; NASCIMNETO, R. F. 2012. BTEX removal from aqueous solutions by HDTMA modified Y zeolite. Journal of environmental management, v. 112, p. 178-85.
VIGNOLA, F. 2011. Aplicação de processos adsortivos para a remoção de contaminantes de efluentes petroquímicos sintéticos. Master of Science Dissertation, Universidade Federal de Santa Catarina, SC.
XU, W.; LO, T. Y.; MEMON, S. A. 2012. Microstructure and reactivity of rich husk ash. Elsevier. Construction and Building Materials, n. 29, p. 541-547.
##submission.downloads##
Pubblicato
Versioni
- 2022-07-28 (2)
- 2020-12-04 (1)
Come citare
Fascicolo
Sezione
Licenza
Copyright (c) 2020 Revista Eletrônica em Gestão, Educação e Tecnologia Ambiental
Questo lavoro è fornito con la licenza Creative Commons Attribuzione - Non commerciale - Condividi allo stesso modo 4.0 Internazionale.
DECLARATION
