Estudos da adsorção de ácidos graxos voláteis através de troca iônica em ensaios...

Os ácidos graxos voláteis (AGV) são produzidos e acumulados em reatores anaeróbios e sua recuperação, para posterior reuso, tem cada vez mais importância. Dessa forma, estudos a respeito de técnicas de separação desses ácidos, assim como da cinética do processo, são necessários para a viabilização do procedimento de recuperação. A técnica de separação abordada neste trabalho é a troca iônica e o objetivo é promover a separação da mistura de ácidos graxos voláteis provenientes de reator anaeróbio em frações de ácidos acético, propiônico, butírico, isobutírico e isovalérico, através de coluna de troca iônica com leito fixo. O trabalho contempla o estudo das isotermas de equilíbrio e das cinéticas de adsorção e dessorção para cada ácido puro estudado individualmente, para a mistura dos ácidos puros e para a mistura de AGV proveniente de um reator anaeróbio de tratamento de efluente. Como resina trocadora utilizou-se a resina Amberlite IRA-410 Cl, da Rohm & Haas Company. O levantamento das isotermas de equilíbrio foi feito através de ensaios em batelada em shaker. Os levantamentos da cinética de adsorção e dessorção foram feitos através de ensaios em batelada com agitação magnética. Já os ensaios de separação dos ácidos foram feitos em coluna de leito fixo, preenchida com a mesma resina trocadora e usando hidróxido de sódio como eluente e a análise dos AGV foi feita por cromatografia gasosa. Os resultados dos ensaios de cinética mostraram que a adsorção dos ácidos ocorre rapidamente, indicando que o processo deve estar mais relacionado à cinética e pouco limitado pela difusão nos poros. Com relação aos estudos das isotermas de equilíbrio, os resultados mostram que cada ácido possui diferente afinidade pela resina, sendo o ácido acético o que se liga mais fracamente à resina e o butírico o que se liga mais fortemente. Já os ensaios feitos em coluna de leito fixo, mostraram que a dessorção da maior parte dos ácidos ocorre com solução de NaOH com concentração de até 0,5M. Por fim, pode se concluir que é possível a separação dos ácidos estudados em frações individuais usando-se o sistema de separação proposto. No entanto, é necessário se estudar outras estratégias de eluição tal como a alimentação de eluente na forma de rampa

Palavras-chave em Inglês

Volatile fatty acids
Equilibrium isotherms
Ion exchange

Resumo em Inglês

The volatile fatty acids (VFA) are recurrently produced and accumulated in anaerobic reactors and their recovery for later reuse, become increasingly important. Studies on techniques of separation of acids, as well as the kinetics of the process are necessary for the viability of the recovery procedure. The separation technique discussed in this work is the ion exchange and aims to promote the separation of the mixture of volatile fatty acids (VFA) from the anaerobic reactor, in fractions of acetic, propionic, butyric, isobutyric and isovaleric acids, using ion exchange in a fixed bed column. To achieve this, the work includes the study of equilibrium isotherms and kinetics of adsorption and desorption for each pure acid, individually, for the mixture of pure acid and for the mixture of VFA from an anaerobic waste water treatment. The exchange resin used in the experiments was Amberlite IRA-410 Cl, Rohm & Haas Company. The lifting of the isotherms was done through batch tests and shaker. The studies of adsorption and desorption kinetics were made by batch tests with magnetic stirring, in which samples were collected from time to time. The separation tests were made in fixed bed column, filled with the same exchange resin, using sodium hydroxide as eluent. Analysis of VFA's was done by gas chromatography. The test results showed that the kinetics of adsorption of the acids occurs rapidly, indicating that the process should be more related to kinetics and somewhat limited by diffusion in the pores. With respect to studies of the isotherms, the results show that each has different affinity for acid resin, with acetic acid which binds more weakly to the resin and butyric acid which binds more strongly. The tests done in fixed bed column showed that the desorption of most acids occurs with NaOH solution with concentration of 0.5 M. Finally, based on equilibrium and kinetic experiments, it can be concluded that it is possible to separate these acids in individual fractions using the proposed separation system, however it is necessary to consider other separation strategies, such introduce the eluent in the column in the ramp form

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Data de Publicação

2011-02-10

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