Abstract: As indústrias lançam diversos poluentes no meio ambiente. Dentre os poluentes destacam-se os elementos tóxicos presentes em efluentes líquidos por acarretarem alto risco potencial à saúde humana e ao meio ambiente. Os efluentes podem ser tratados por materiais adsorventes, os quais podem ser provindos de resíduos industriais. Uma forma de contribuir significativamente na sustentabilidade de uma indústria é a transformação de um de seus resíduos em sub-produto de valor agregado para aplicação no tratamento de seus efluentes líquidos como adsorvente de baixo custo. O objetivo deste trabalho foi sintetizar, e caracterizar zeólitas de cinzas de carvão e avaliar sua aplicação como material adsorvente no tratamento de efluente. Os materiais zeolíticos derivados de três tipos diferentes de cinzas de carvão (cinzas manga, cinzas ciclone e cinzas pesadas) geradas na usina termelétrica de Figueira-PR foram usados para tratar o lixiviado do aterro de cinzas de carvão da mesma usina. As seguintes características das zeólitas foram determinadas: composição mineralógica, composição química, teor de carbono total, análise morfológica, área superficial específica, capacidade de troca catiônica (CTC), perda ao fogo, pH, condutividade e densidade aparente. A fase zeolítica formada foi do tipo sodalita com as três amostras usadas como matéria prima após ativação hidrotérmica alcalina. O material zeolítico de cinzas manga apresentou a menor relação SiO2/Al2O3 (1,46), maior CTC (2,36 meq g-1) e área superficial específica (69,5 m2 g-1) e, consequentemente, maior capacidade de remoção dos íons do efluente. As concentrações de As e Cr estavam acima do padrão de lançamento de efluentes. As três amostras de materiais zeolíticos apresentaram uma remoção significativa de Ni, Cd, Zn e Co na dose de 10 g.L-1. Os materiais zeolíticos das cinzas manga e ciclone foram eficientes para reduzir a concentração de As abaixo do limite imposto pela legislação, enquanto a remoção do Cr não foi efetiva com nenhum dos materiais. Na segunda etapa do trabalho, as zeólitas foram modificadas com o surfactante brometo de hexadeciltrimetilamônio (HTDMA-Br) em concentrações de 1,8 e 20 mmol L-1. A modificação das zeólitas não melhorou a eficiência de remoção do As. A remoção do Cr usando a amostra de zeólita de cinzas manga modificada com HDTMA-Br 20 mmol L-1 resultou em uma concentração final muito próxima ao limite permitido pela legislação.

Palavras-Chave: waste processing; coal; ashes; zeolites; desulfurization; physical properties; chemical properties; waste water; industrial wastes; chemical effluents

MIRANDA, CAIO da S. Avaliação do tratamento de efluente líquido gerado em usina termelétrica usando zeólita de cinzas de carvão. Orientador: Denise Alves Fungaro. 2018. 98 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2019.tde-29012019-101057. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/29527. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Os lodos provenientes de estação de tratamento de água brasileira são, frequentemente, dispostos e lançados diretamente nos corpos d\'água, causando um impacto negativo no meio ambiente. Também, cinzas de carvão são produzidas pela queima de carvão em usinas termelétricas e é o resíduo sólido industrial mais gerado no sul do Brasil: cerca de 4 milhões ton/ano. A disposição eficiente das cinzas de carvão é um problema devido ao seu volume maciço e aos riscos nocivos para o ambiente. O objetivo deste trabalho foi estudar a viabilidade da incorporação desses dois resíduos industriais em uma massa utilizada na fabricação de tijolos ecológicos. As amostras de cinzas leve do filtro ciclone da usina termelétrica localizada no Município de Figueira, Estado do Paraná, Brasil e o lodo de estação de tratamento de água localizada no município de Terra Preta, Estado de São Paulo, Brasil, foram utilizados no estudo. Tijolos de cinzas leve-lodo e cinzas leve-lodo-solo-cimento foram moldados e testados de acordo com padrões brasileiros. Os materiais foram caracterizados por análises físico-químicas, difração de raios X, análise térmica, análise morfológica, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier e análise granulométrica. Os resultados indicaram que o lodo de estação de tratamento de água e as cinzas de carvão podem ser usados na manufatura de tijolos prensados solo-cimento de acordo com a Norma Brasileira NBR 10836/94.

Palavras-Chave: bricks; coal; ashes; sludges; industrial wastes; chemical physics; x-ray diffraction; water treatment plants

SILVA, MAURO V. da. Desenvolvimento de tijolos com incorporação de cinzas de carvão e lodo proveniente de estação de tratamento de água. Orientador: Denise Alves Fungaro. 2011. 131 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2011.tde-05032012-143621. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10064. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Na primeira etapa deste trabalho foi avaliada a potencialidade do uso da cinza de casca de arroz como carga em polipropileno (PP) comparando-a com o talco que é a carga mineral mais utilizada em polímeros. Esta comparação foi feita utilizando os compósitos formados por polipropileno com 20% da cinza de casca de arroz assim como, os formados por polipropileno com 20% de talco, determinando as suas propriedades. Apesar das propriedades do compósito de PP com a carga de 20% de cinza de casca de arroz apresentarem resultados inferiores em relação àqueles quando se utilizou o talco como carga, pode-se dizer que a cinza de casca de arroz pode ser usada como carga para outros usos menos nobres do PP. Desta forma se está dando um destino para esse resíduo que hoje é descartado no meio ambiente contribuindo assim, para a preservação do mesmo, além de reduzir o custo do produto. Este trabalho também teve como objetivo estudar o efeito da radiação ionizante nas propriedades destes compósitos de PP com 20% de cinza de casca de arroz. Utilizou-se o agente de acoplagem, anidrido maleico, para verificar se houve melhora na homogeneização das amostras. Em virtude do PP ser um polímero semicristalino, quando exposto ao processo de irradiação, tem sua morfologia modificada devido aos mecanismos de cisão das cadeias poliméricas. Este fato é atribuído aos mecanismos de cisão das cadeias poliméricas, que está de acordo com a literatura.

Palavras-Chave: rice; ashes; fillers; polypropylene; ionizing radiations; radiation effects; composite materials

ALFARO, EDUARDO de F. Estudos da utilizacao da cinza de casca de arroz como carga em matriz de polipropileno e do efeito da radiacao ionizante sobre este composito. Orientador: Leonardo Gondim de Andrade e Silva. 2010. 78 f. Dissertacao (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2010.tde-08082011-105312. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/9580. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O presente projeto se insere na sugestão encontrada no "Roadmap tecnológico para a produção e uso limpo do carvão mineral nacional: 2012 a 2035" quanto às ações necessárias para que seja estabelecido um ambiente favorável ao maior uso do carvão mineral no Brasil. Isso se dá no que tange ao desenvolvimento de tecnologia considerada prioritária para o setor da geração termelétrica, a saber: aproveitamento de coprodutos da combustão de carvão (PCC). Neste contexto, o projeto envolveu o desenvolvimento de processos capazes de sintetizar material de valor agregado a partir de PCC, como fonte alternativa de silício e alumínio. O material escolhido, proveniente da queima do carvão foi o resíduo de dessulfurização de gases de exaustão, e os nanomateriais sintetizados são considerados produtos de alto valor agregado por possibilitar inúmeras aplicações. O presente trabalho foi dividido em duas etapas; a primeira etapa tratou da síntese e caracterização dos nanomateriais obtidos a partir de diferentes condições da reação de ativação alcalina buscando aperfeiçoar o processo de síntese. Os resíduos de dessulfurização foram coletados de três localidades diferentes, que no início do projeto representavam todas as localidades onde a tecnologia de dessulfurização já estava sendo aplicada na geração de energia elétrica a partir do carvão. Quanto a caracterização dos resíduos, embora existam diferenças envolvidas nos processos que originam as amostras gerando muitas vezes materiais com formas cristalinas diferentes, foram encontrados em todas as amostras os elementos cálcio, alumínio e sílicio. As amostras das três localidades de amostragem foram submetidas ao processo de ativação hidrotérmica alcalina formando principalmente materiais zeolíticos (Sodalitas), tobermoritas e outros compostos do tipo hidrotalcitas. A segunda etapa do trabalho foi direcionada ao uso dos materiais no tratamento de água contaminada com césio, com este objetivo o resíduo de dessulfurização que indicou maior presença de tobermoritas e hidrotalcitas foi selecionado para otimização do processo de síntese hidrotérmica por duas etapas incluindo fusão previa do resíduo. E o material com os melhores resultados de acordo com os materiais cristalinos obtidos foi testado quanto a sua capacidade de remoção de íons de césio em solução, assim como sua seletividade em relação ao sódio presente em certos meios como, por exemplo, na água do mar, em soluções salinas sintéticas e também em uma amostra de água marinha. A capacidade de adsorção do Cs+ sobre o material adsorvente foi de 1949 μmol g-1, indicando que o adsorvente sintetizado pertence ao grupo de materiais com alta capacidade de adsorção de césio quando comparado com outros materiais estudados na literatura, além de apresentar seletividade para o íon de césio em relação à água do mar. Por fim entende-se que o material tem grande potencial para aplicações em remediações em acidentes como o de Fukushima, onde césio radioativo foi liberado na água do mar. Especialmente devido ao material como o resíduo de dessulfurização ser produzido em larga escala e não possuir aplicação na indústria sendo destinado a aterros onde pode se tronar passivo ambiental.

Palavras-Chave: desulfurization; calcium silicates; hydroxides; battelle hydrothermal coal process; bioremediation; adsorption; coal; ashes; synthesis; tracer techniques; trace amounts; cesium; elementary particles; water chemistry; liquid wastes; waste processing

GROSCHE, LUCAS C. Síntese de material de valor agregado a partir de coproduto da combustão de carvão : caracterização e aplicação na remediação de efluente aquoso. Orientador: Denise Alves Fungaro. 2019. 95 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-05122019-111420. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/30745. Acesso em: $DATA.

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Abstract: No presente estudo, material zeolítico sintetizado a partir de cinzas de carvão e modificado por surfactante catiônico foi utilizado na remoção do corante ácido laranja 8 (AL8) por processo de adsorção utilizando leito móvel e coluna de leito fixo. As matérias primas e os adsorventes foram caracterizados por diferentes técnicas, tais como: difração de raios-x, fluorescência de raios-X, entre outras. A adsorção do AL8 foi realizada por leito móvel com o objetivo de otimizar os resultados quando lançados em leito fixo. Os efeitos na adsorção do AL8 sobre zeólita foram comparados: (1) efeito dos contra-íons Br- e Cl- do surfactante usado na modificação da zeólita; (2) efeito do tipo de cinzas de carvão usada como matéria prima na síntese das zeólitas (leve e pesada). Os seguintes adsorventes foram utilizados no estudo: zeólita leve e pesada modificada por surfactante brometo de hexadeciltrimetilamônio (ZLMS-Br e ZPMS-Br) e zeólita leve modificada por surfactante cloreto de hexadeciltrimetilamônio (ZLMS-Cl). A cinética de pseudo-segunda-ordem descreveu a adsorção do corante sobre todos os adsorventes. O tempo de equilíbrio alcançado foi 40, 60 e 120 min para ZLMS-Br, ZLMS-Cl e ZPMS-Br, respectivamente. O equilíbrio de adsorção foi analisado pelas equações dos modelos das isotermas lineares e não lineares de Langmuir, Freundlich, Temkin e Dubinin-Radushkevivh (DR) e o critério de melhor ajuste foi avaliado usando as funções erros. O modelo DR ajustou-se melhor aos dados experimentais para o sistema AL8/ZLMS-Br, o modelo de Freundlich para AL8/ZLMS-Cl e Langmuir para AL8/ZPMS. Segundo Langmuir a capacidade máxima de adsorção foi 4,67 , 1,48 e 1,38 mg g-1 para ZLMS-Br, ZLMS-Cl e ZPMS-Br, nesta ordem. Nos estudos empregando-se colunas de leito fixo, os efeitos da concentração de entrada (20 - 30 mg L-1), vazão de alimentação (4,0 - 5,3 mL min-1) e a altura do leito (5,5 - 6,5 cm) sobre as características da curva de ruptura no sistema de adsorção foram determinados. Os modelos Bohart-Adams, Thomas, Yoon-Nelson foram aplicados aos dados experimentais para a previsão das curvas de ruptura e para a determinação dos parâmetros que caracterizam a coluna. Os modelos matemáticos de Thomas e Yoon-Nelson se ajustaram satisfatoriamenete aos dados das curvas de ruptura. A maior capacidade total de remoção do AL8 pela coluna de leito fixo apresentou o valor de 5,30 mg g-1 obtida com a concentração do corante de 30 mg L-1, altura do leito de 5,5 cm e uma vazão de alimentação de 5,3 mL min-1. Os ensaios de ecotoxicidade aguda utilizando o microcrustáceo Daphnia similis com o efluente bruto (AL8) e após tratamento com zeólita leve modificada com surfactante foram realizados com o propósito de avaliar evidências de uma possível contaminação quando lançados no corpo hídrico receptor. Os resultados obtidos neste estudo mostraram que as amostras do corante AL8 em solução aquosa não apresentou efeito tóxico e as amostras tratadas com ZLMS-Br apresentaram toxicidade.

Palavras-Chave: synthesis; zeolites; coal; ashes; surfactants; adsorbents; dyes; aqueous solutions; toxicity

MAGDALENA, CARINA P. Síntese de zeólitas de cinzas de carvão modificada por surfactante e aplicação na remoção de ácido laranja 8 de solução aquosa: estudo em leito móvel, coluna de leito fixo e avaliação ecotoxicológica. Orientador: Denise Alves Fungaro. 2015. 179 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2015.tde-06032015-141323. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/23651. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Com o propósito de melhorar a estabilidade dimensional, melhorar propriedades de resistência elétrica, mecânica, ao calor entre outras dos polímeros, novas cargas e reforços são testados com esse propósito. As cargas mais utilizadas, para propiciar as características mencionadas anteriormente, são as fibras de vidro e de carbono, as cargas minerais como o carbonato de cálcio precipitado, o talco e a micro esfera de vidro. O objetivo principal deste trabalho foi estudar as potencialidades da cinza da casca de arroz (CCA) como uma carga, já que ela é constituída em 96% de dióxido de silício e compará-la com o talco que é a carga mineral mais utilizada. Estes estudos foram realizados a partir da elaboração de um composto formado pela cinza da casca de arroz refinada e a poliamida 6 (PA 6) que é um dos principais plásticos de engenharia com aplicações em todas as áreas produtivas. As amostras foram injetadas e irradiadas em um acelerador de elétrons. Posteriormente suas propriedades mecânicas e térmicas foram medidas. Também foram injetadas peças automotivas para verificar a processabilidade da PA 6 com CCA. Os resultados mostraram que a utilização da cinza da casca de arroz como carga para compostos de poliamida 6 é tecnicamente e economicamente viável. A irradiação do composto estudado (PA 6 com 30% de cinza da casca de arroz) não trouxe melhorias significativas nas propriedades mecânicas e térmicas avaliadas.

Palavras-Chave: polymers; polyamides; ionizing radiations; electron beams; radiation effects; mechanical properties; thermodynamic properties; combustion properties; temperature measurement; silicon oxides; fillers; rice; ashes; talc

FERRO, WALDIR P. Utilizacao da cinza da casca de arroz como carga em matriz de poliamida 6 submetida a radiacao ionizante. Orientador: Leonardo Gondim de Andrade e Silva. 2009. 85 f. Tese (Doutoramento) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2009.tde-23092009-145638. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/9384. Acesso em: $DATA.

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