Remoção de benzeno e tolueno em solução aquosa por adsorção usando carvão ativado produzido a partir do lodo de esgoto / Removal of benzene and toluene from aqueous solution by adsorption using activated carbon produced by sewage sludge

Jéssyca Kaenny de Andrade Bezerra, Eduardo Lins de Barros Neto, Paula Fabiane Pinheiro do Nascimento, Andrea de Oliveira Nunes, Magna Angélica dos Santos Bezerra Sousa, Marcia Maria Lima Duarte

Abstract


Os compostos monoaromáticos (BTEX) são substâncias tóxicas e cancerígenas que mesmo em pequenas quantidades prejudicam o meio ambiente e a saúde humana. Métodos de remoção desses contaminantes estão sendo estudados como forma de reduzir as altas concentrações presentes nos solos e águas subterrâneas. O objetivo deste trabalho é remover benzeno e tolueno de solução aquosa utilizando carvão ativado (AC) produzido a partir de lodo de esgoto. O AC foi preparado por ativação química com hidróxido de potássio (KOH), submetido ao tratamento térmico de pirólise em fluxo de nitrogênio a 100 mL.min-1, à temperatura de 550ºC, tempo de carbonização de 45 min e KOH:AC (peso %) proporção de impregnação de 0,5:1. Os estudos de adsorção foram realizados avaliando os efeitos da massa do adsorvente (m = 0,08 g), concentrações de benzeno e tolueno (50-200 ppm) e o tempo de contato entre o adsorvente e o adsorbato (0,25 a 30 min.). O equilíbrio de adsorção foi alcançado em 5 minutos e seguiu a cinética de pseudo-segunda ordem. O modelo de Freundlich foi adequado para o benzeno e o modelo de Langmuir para o tolueno. Em um sistema descontínuo, o AC adsorveu cerca de 75% de benzeno e 83% de tolueno. Já para um sistema contínuo, realizado em um reator de leito fixo, o AC obteve eficiência de remoção de 87% e 91% para os componentes benzeno e tolueno, respectivamente.


Keywords


adsorção, compostos monoaromáticos, lodo doméstico, carvão ativado.

References


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. J Hazard Mater 207–208:136–146. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.04.084

Aleghafouri A, Hasanzadeh N, Mahdyarfar M, et al (2015) Experimental and theoretical study on BTEX removal from aqueous solution of diethanolamine using activated carbon adsorption. J Nat Gas Sci Eng 22:618–624. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2015.01.010

Barros JMHF, Correia LF, Marinho AF, et al (2020) Utilização Da Casca De Amendoim Como Adsorvente Na Remoção Do Corante Azul De Metileno / Use of Peanut Shell As Adsorbent in Removing the Methylene Blue. Brazilian J Dev 6:65459–65474. https://doi.org/10.34117/bjdv6n9-105

Bezerra JKA, Lopes RPF, Barros Neto EL, et al (2019) Removal of Cu (II) in aqueous solution by adsorption using activated carbon produced from sewage sludge. Rev Virtual Quim 11:1934–1948. https://doi.org/10.21577/1984-6835.20190135

Cabrini MP, Nardi MCC (2020) Produção De Biocarvão De Resíduos De Laranja Aplicado Como Adsorvente No Tratamento De Águas Contaminadas Com O Corante Fucsina Básica/ Production of Orange Waste Bio Carbon Applied As an Adsorbent in the Treatment of Water Contaminated With the Basic Fuchsin Dye. Brazilian J Dev 6:101028–101035. https://doi.org/10.34117/bjdv6n12-554

Cao JP, Li LY, Morishita K, et al (2013) Nitrogen transformations during fast pyrolysis of sewage sludge. Fuel 104:1–6. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2010.08.015

Costa AS, Romão LPC, Araújo BR, et al (2012) Environmental strategies to remove volatile aromatic fractions (BTEX) from petroleum industry wastewater using biomass. Bioresour Technol 105:31–39. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.11.096

Daifullah AAM, Girgis BS (2003) Impact of surface characteristics of activated carbon on adsorption of BTEX. Colloids Surfaces A Physicochem Eng Asp 214:181–193. https://doi.org/10.1016/S0927-7757(02)00392-8

Esgotos A, Hidrogr B, Bioqu D, et al (2017) Atlas Esgotos revela mais de 110 mil km de rios com comprometimento da qualidade da água por carga orgânica

Gu L, Wang Y, Zhu N, et al (2013) Preparation of sewage sludge based activated carbon by using Fenton’s reagent and their use in 2-Naphthol adsorption. Bioresour Technol 146:779–784. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2013.07.147

Ho YS, McKay G (1999) The sorption of lead(II) ions on peat. Water Res 33:578–584. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(98)00207-3

Kambhu A, Comfort S, Chokejaroenrat C, Sakulthaew C (2012) Developing slow-release persulfate candles to treat BTEX contaminated groundwater. Chemosphere 89:656–664. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2012.06.004

Mohan N, Kannan GK, Upendra S, et al (2009) Breakthrough of toluene vapours in granular activated carbon filled packed bed reactor. J Hazard Mater 168:777–781. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.02.079

Nourmoradi H, Nikaeen M, Khiadani HH (2012) Removal of benzene, toluene, ethylbenzene and xylene (BTEX) from aqueous solutions by montmorillonite modified with nonionic surfactant: Equilibrium, kinetic and thermodynamic study. Chem Eng J 191:341–348. https://doi.org/10.1016/j.cej.2012.03.029

Smith KM, Fowler GD, Pullket S, Graham NJD (2009) Sewage sludge-based adsorbents: A review of their production, properties and use in water treatment applications. Water Res 43:2569–2594. https://doi.org/10.1016/j.watres.2009.02.038

Su F, Lu C, Hu S (2010) Adsorption of benzene, toluene, ethylbenzene and p-xylene by NaOCl-oxidized carbon nanotubes. Colloids Surfaces A Physicochem Eng Asp 353:83–91. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2009.10.025

Vidal CB, Raulino GSC, Barros AL, et al (2012) BTEX removal from aqueous solutions by HDTMA-modified Y zeolite. J Environ Manage 112:178–185. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2012.07.026

Yang K, Ji M, Liang B, et al (2020) Bioelectrochemical degradation of monoaromatic compounds: Current advances and challenges. J Hazard Mater 398:. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.122892




DOI: https://doi.org/10.34117/bjdv8n6-179