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Produção de polieletrólitos de base celulósica a partir de resíduos florestais e aplicação no tratamento de águas de efluentes industriais

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Summary:A constante exploração e consumo de combustíveis fósseis e dos recursos hídricos e o aumento da produção de efluentes industriais e a necessidade do tratamento destes, tem impulsionado a substituição de polieletrólitos sintéticos por polieletrólitos de base natural, produzidos a partir de fontes renováveis e biodegradáveis, que possam ser considerados como agentes floculantes ecológicos para o tratamento de efluentes. O presente estudo incidiu na produção de polieletrólitos catiónicos à base de celulose, preferencialmente solúveis em água, com um teor de lenhina apreciável e provenientes de dois sistemas de tratamento da madeira, um empregando o líquido iónico [BMIM]MeSO4 a 120 ºC durante 24 h e o outro com o solvente eutéctico cloreto de colina + Imidazol a 160 ºC durante 24 h. Foi feita a avaliação da sua eficácia como agentes de floculação no tratamento de um efluente de uma indústria de lacticínios. A madeira tratada teve origem numa espécie infestante, a Acacia dealbata.Após o tratamento da madeira com os dois sistemas referidos, deu-se início ao processo de oxidação da madeira tratada a lenhocelulose dialdeído (CDA), de maneira a aumentar a reatividade da lenhocelulose. As reações de oxidação com periodato foram realizadas a 50, 60, e 70 ºC durante 3 h. Tendo em conta o grau de oxidação, mas também o rendimento de reação obtido, os resultados mais satisfatórios do índice de oxidação foram de 5.36 mmol/g para a madeira tratada com o sistema [BMIM]MeSO4 e de 7.85 mmol/g para a madeira tratada com o sistema cloreto de colina + Imidazol. Estas duas CDAs foram cationizadas com recurso ao reagente de Girard T (GT), utilizando uma razão molar GT/aldeído de 1 e 4, a 70 ºC durante 1 h, de forma a obter floculantes com características diferenciadas. Os produtos resultantes apresentaram um índice de cationização de 1.72-3.23 mmol/g.Os produtos obtidos foram caracterizados pelas técnicas de espetroscopia FTIR-ATR, dispersão de luz dinâmica e pela realização de testes de solubilidade a 0.5% (w/w) em água. Os diâmetros hidrodinâmicos mínimo e máximo foram de 170 e 303 nm, respetivamente. Os produtos provenientes da madeira tratada com o sistema cloreto de colina + Imidazol, obtidos com uma razão molar GT/aldeído de 1 não foram totalmente solúveis. A avaliação da sua eficácia no tratamento de efluente foi feita com recurso à medição de turbidez para diferentes condições operacionais: concentrações de floculante variáveis entre 10 e 50 mg/L e para o pH original do efluente, pH 7 e pH 10. As maiores reduções de turbidez (até cerca de 90%) ocorreram tipicamente a pH 7, embora a pH 10 também se tenham obtido excelentes resultados nalguns casos. Para as experiências que originaram melhores resultados na remoção de turbidez foi ainda medida a carência química de oxigénio (CQO), tendo sido obtidos valores de redução bastante satisfatórios. Globalmente, as lenhoceluloses catiónicas provenientes da madeira tratada quer com [BMIM]MeSO4 como com cloreto de colina + Imidazol, obtidas com uma razão molar GT/aldeído de 4, apresentaram um melhor desempenho. Deste modo, os floculantes produzidos podem ser considerados uma alternativa bastante eficiente no tratamento do efluente em causa.
Main Authors:Moreira, Daniela Costa
Subject:Polieletrólitos catiónicos líquidos iónicos solventes eutécticos lenhocelulose dialdeído lenhocelulose catiónica Cationic polyeletrolytes ionic liquids eutectic solvents dialdehyde lignocellulose cationic lignocellulose
Year:2021
Country:Portugal
Document type:master thesis
Access type:open access
Associated institution:Universidade de Coimbra
Language:Portuguese
Origin:Estudo Geral - Universidade de Coimbra
Description
Summary:A constante exploração e consumo de combustíveis fósseis e dos recursos hídricos e o aumento da produção de efluentes industriais e a necessidade do tratamento destes, tem impulsionado a substituição de polieletrólitos sintéticos por polieletrólitos de base natural, produzidos a partir de fontes renováveis e biodegradáveis, que possam ser considerados como agentes floculantes ecológicos para o tratamento de efluentes. O presente estudo incidiu na produção de polieletrólitos catiónicos à base de celulose, preferencialmente solúveis em água, com um teor de lenhina apreciável e provenientes de dois sistemas de tratamento da madeira, um empregando o líquido iónico [BMIM]MeSO4 a 120 ºC durante 24 h e o outro com o solvente eutéctico cloreto de colina + Imidazol a 160 ºC durante 24 h. Foi feita a avaliação da sua eficácia como agentes de floculação no tratamento de um efluente de uma indústria de lacticínios. A madeira tratada teve origem numa espécie infestante, a Acacia dealbata.Após o tratamento da madeira com os dois sistemas referidos, deu-se início ao processo de oxidação da madeira tratada a lenhocelulose dialdeído (CDA), de maneira a aumentar a reatividade da lenhocelulose. As reações de oxidação com periodato foram realizadas a 50, 60, e 70 ºC durante 3 h. Tendo em conta o grau de oxidação, mas também o rendimento de reação obtido, os resultados mais satisfatórios do índice de oxidação foram de 5.36 mmol/g para a madeira tratada com o sistema [BMIM]MeSO4 e de 7.85 mmol/g para a madeira tratada com o sistema cloreto de colina + Imidazol. Estas duas CDAs foram cationizadas com recurso ao reagente de Girard T (GT), utilizando uma razão molar GT/aldeído de 1 e 4, a 70 ºC durante 1 h, de forma a obter floculantes com características diferenciadas. Os produtos resultantes apresentaram um índice de cationização de 1.72-3.23 mmol/g.Os produtos obtidos foram caracterizados pelas técnicas de espetroscopia FTIR-ATR, dispersão de luz dinâmica e pela realização de testes de solubilidade a 0.5% (w/w) em água. Os diâmetros hidrodinâmicos mínimo e máximo foram de 170 e 303 nm, respetivamente. Os produtos provenientes da madeira tratada com o sistema cloreto de colina + Imidazol, obtidos com uma razão molar GT/aldeído de 1 não foram totalmente solúveis. A avaliação da sua eficácia no tratamento de efluente foi feita com recurso à medição de turbidez para diferentes condições operacionais: concentrações de floculante variáveis entre 10 e 50 mg/L e para o pH original do efluente, pH 7 e pH 10. As maiores reduções de turbidez (até cerca de 90%) ocorreram tipicamente a pH 7, embora a pH 10 também se tenham obtido excelentes resultados nalguns casos. Para as experiências que originaram melhores resultados na remoção de turbidez foi ainda medida a carência química de oxigénio (CQO), tendo sido obtidos valores de redução bastante satisfatórios. Globalmente, as lenhoceluloses catiónicas provenientes da madeira tratada quer com [BMIM]MeSO4 como com cloreto de colina + Imidazol, obtidas com uma razão molar GT/aldeído de 4, apresentaram um melhor desempenho. Deste modo, os floculantes produzidos podem ser considerados uma alternativa bastante eficiente no tratamento do efluente em causa.

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