Publicação: Biorremoção de cromo por biossurfactantes produzidos a partir de melaço de soja em sistema de flotação por ar dissolvido
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
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Orientador
Coorientador
Cardoso, Vicelma Luiz
Resumo
O ramo industrial apresenta como característica o uso de grandes volumes de água e, muitas
vezes, de metais pesados, gerando efluentes com concentrações preocupantes destes metais,
dentre os quais se destaca o cromo. Tal elemento em seu estado hexavalente apresenta alta
toxicidade e propriedades carcinogênicas, necessitando, assim, de tratamento para sua
remoção. São várias as técnicas empregadas para este fim, sendo que a flotação por ar
dissolvido (FAD) tem sido amplamente utilizada por apresentar diversas vantagens. Sendo
assim, o presente trabalho estudou o uso da flotação por ar dissolvido na biorremoção de
cromo, empregando como coletor o biossurfactante produzido por Pseudomonas aeruginosa a
partir do melaço de soja. O biossurfactante, ramnolipídeo, foi avaliado quanto à tensão
superficial, índice de emulsificação e concentração de biossurfactante, cujos valores obtidos
foram de 34,16 mN/m, 100% e 9,02 g/L, respectivamente. Além disso, foram realizados
diversos testes preliminares a fim de avaliar a influência do volume de água saturada, do pH,
da concentração de biossurfactante, da presença ou não de coagulante (sulfato ferroso) e da
velocidade de agitação no processo de remoção do cromo. Os resultados destes testes
mostraram que o pH e a concentração de ferro foram fatores determinantes na redução do teor
de cromo hexavalente. Com isso, foi proposto um delineamento composto central (DCC) com
duas variáveis e três réplicas no ponto central para otimizar a remoção de cromo de soluções
aquosas. As variáveis independentes analisadas foram o pH (3,17 – 8,83) e a concentração de
ferro (0 – 225 mg/L) no meio, enquanto que as respostas estudadas foram os percentuais de
remoção de cromo (VI) e total. Para a realização do DCC todos os experimentos foram
realizados em duplicata com concentração inicial de Cr (VI) de 100 mg/L, volume de solução
de 500 mL, 200 mL de água saturada, etapa de mistura rápida de 6 minutos a 120 rpm e
concentração de biossurfactante bruto igual a 9 g/L. Os resultados obtidos demonstraram que
em pH ácido e altas concentrações de ferro o percentual de remoção do Cr (VI) aumentou,
enquanto que, para o cromo total, o melhor resultado foi para maior concentração de ferro e
pH próximo ao neutro. Desta forma, a fim de validar os experimentos foram utilizados os
valores de 3,5 para o pH e 180 mg/L para a concentração de ferro. Os percentuais de remoção
de Cr (VI) e Cr total obtidos na validação foram de 100 e 57,55%, respectivamente, e os
previstos pelo modelo foram de 100 e 57,79%, respectivamente. A partir da análise dos
resultados alcançados, tornou-se evidente que a FAD e o biossurfactante produzido foram
eficientes na remoção de cromo de soluções aquosas.
Abstract
The industrial branch has as characteristic the use of great volumes of water and, often, of
heavy metals, generating liquid effluents with preoccupying concentrations of these metals,
among which stands the chrome. Such element in its hexavalent state presents high toxicity
and carcinogenic properties, thus requiring treatment for its removal. There are several
techniques used for this purpose, and dissolved air flotation (DAF) has been widely used
because it presents several advantages. Therefore, the present work studied the use of
dissolved air flotation in chromium bioremediation, using as binder the biosurfactant
produced by Pseudomonas aeruginosa from soybean molasses. The biosurfactant,
rhamnolipid, was evaluated for surface tension, emulsification index and biosurfactant
concentration, whose values were 34.16 mN/m, 100% and 9.02 g/L, respectively. In addition,
several preliminary tests were carried out to evaluate the influence of saturated water volume,
pH, biosurfactant concentration, presence of coagulant (ferrous sulphate) and stirring speed in
the chromium removal process. The results of these tests showed that pH and iron
concentration were determining factors in reducing the content of hexavalent chromium.
Thereby, a central composite design (CCD) with two variables and three replicates at the
central point was proposed to optimize the removal of chromium from aqueous solutions. The
independent variables analyzed were pH (3,17 – 8,83) and iron concentration (0 – 225 mg/L)
in the medium, while the studied responses were the percentages of removal of chromium
(VI) and total. To execute the CCD, all experiments were performed in duplicate with initial
Cr (VI) concentration of 100 mg/L, 500 mL of solution volume, 200 mL of saturated water, 6
minute fast mixing step at 120 rpm and concentration of biosurfactant equal to 9 g/L. The
results showed that in acidic pH and high concentrations of iron the percentage of Cr (VI)
removal increased, whereas for total chromium the best result was for higher iron
concentration and pH near neutral. Thus, in order to validate the experiments, the values of
3.5 for pH and 180 mg/L for the iron concentration were used. The percentages of Cr (VI) and
total Cr removal obtained in the validation were 100 and 57.55%, respectively, and those
predicted by the model were 100 and 57.79%, respectively. From the analysis of the results
achieved, it became evident that the DAF and the biosurfactant produced were efficient in the
removal of chromium from aqueous solutions.
Palavras-chave
Cromo, Biorremoção, Biossurfactante, Flotação por ar dissolvido, Chromium, Bioremediaton, Biosurfactant, Dissolved air flotation, Engenharia química, Flotação, Resíduos Industriais, Águas residuais
Citação
SANTOS, Olga Silva. Biorremoção de cromo por biossurfactantes produzidos a partir de melaço de soja em sistema de flotação por ar dissolvido. 2018. 73 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.45.
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