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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.85.2016.tde-29032016-084227
Documento
Autor
Nome completo
Lucas Campaner Alves
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2016
Orientador
Banca examinadora
Seo, Emília Satoshi Miyamaru (Presidente)
Silva, Antonio Carlos da
Subtil, Eduardo Lucas
Título em português
Caracterização do cromo presente no lodo de galvanoplastia: avaliação técnica e econômica de processos de remoção
Palavras-chave em português
avaliação econômica
iodo de galvanoplastia
processos de oxidação
remoção de cromo
Resumo em português
O lodo gerado em processos de galvanoplastia é classificado pela ABNT NBR 10.004/04 como perigoso (classe I). Na literatura encontram-se poucos estudos referentes à recuperação do cromo presente no lodo gerado em sistemas de tratamento de efluentes de indústrias de galvanoplastia. Neste sentido, o presente estudo avaliou a remoção do cromo presente no lodo de galvanoplastia por meio de dois processos, visando avaliar à eficiência técnica e a viabilidade econômica de ambos. O Processo 1 consistiu na remoção do cálcio utilizando o ácido cítrico, seguida de lixiviação ácida. Na etapa de oxidação, variou-se a temperatura em 40ºC, 60ºC e 80ºC e no tempo de 30, 60 e 90 minutos, tendo em vista que a eficiência do processo de oxidação depende da temperatura e tempo. Nesta etapa do processo as concentrações de peroxido de hidrogênio (H2O2) utilizadas foram de 1,50, 3,00 e 4,50 mol.L-1. O Processo 2 realizou a oxidação do cromo sem efetuar as etapas de extração do cálcio e a lixiviação ácida. A oxidação do cromo ocorreu pelo mesmo método apresentado no Processo 1. A caracterização elementar da amostra determinou que o principal elemento constituinte do lodo é o cálcio (20,05% em massa), e que dentre os metais pesados destacam-se o cromo e o níquel (6,52% e 4,33% em massa, respectivamente). A maior eficiência de remoção do cálcio foi obtida na razão mássica de 8,00 (ácido cítrico/hidróxido de cálcio), com 51,76% em massa, seguida pela razão mássica de 5,50 com 36,75% em massa e 2,50 com 24,83% em massa. O melhor resultado de oxidação do cromo no Processo 1 foi obtido com tempo de 30 minutos, temperatura de 60ºC e concentração de peroxido de hidrogênio de 3,00 mol.L-1, com eficiência de 41,09% em massa. No Processo 2, obteve-se a remoção de 37,96% em massa de cromo a temperatura de 80ºC, por uma hora e 3,00 mol.L-1 de peróxido de hidrogênio. Avaliando os custos para remoção do cromo dos dois processos, determinou-se que o Processo 1 foi mais oneroso que o 2, porém ambos não apresentaram viabilidade econômica para aplicação em escala industrial. Nos dois processos efetuou-se a oxidação do cromo presente no lodo de galvanoplastia, permitindo a sua remoção parcial neste resíduo. Com isso obtiveram-se ganhos ambientais, pela diminuição deste elemento no resíduo de galvanoplastia, que na maioria das vezes é disposto em aterros classe I, gerando um passivo ambiental.
Título em inglês
Characteristics of chromium from electroplating sludge: technical and economic evaluation of removal processes
Palavras-chave em inglês
chromium removal
economic evaluation
electroplating sludge
oxidation process
Resumo em inglês
The sludge generated in electroplating processes is classified by NBR 10.004/04 as a hazardous material (class I). In the literature, few studies report the recovery of chromium present in the electroplating sludge generated in the industries. In this sense, the present study conducted the removal of chromium in the electroplating sludge through two different processes, aiming to evaluate their efficiency and economic viability. The first process removed calcium through the use of citric acid being performed by varying the ratio of citric acid/calcium hydroxide (2.5, 5.5 and 8.0). Then, were performed the leaching of the samples. According to the literature, the efficiency of the oxidation process varies depending on the reaction temperature, time and concentration of hydrogen peroxide. For this reason, samples were heated to a temperature ranging from 40°C, 60°C and 80°C. Also, were conducted variations in the concentrations of hydrogen peroxide (1.5, 3.0 and 4.5 mol.L-1) and reaction time (30, 60 and 90 minutes). The second Process consisted in the chrome recovery by using the galvanic sludge without removal of the calcium and acid leaching. The chrome oxidation occurred by the same method shown in Process 1. Elemental characterization of the samples determined that the primary sludge constituent was calcium (20.05% by weight), and in terms of heavy metals, the chromium and the nickel (6.52% and 4.33% by mass, respectively). Most of calcium removal efficiency was obtained at a rate of 8 with 51.76% by mass, then the ratio of 5.50 to 36.75% by mass and 2.50 to 24.83% by mass. The best oxidation result of chromium in Process 1 was obtained using a time of 30 minutes, 60°C and hydrogen peroxide concentration of 3 mol.l-1, with 41.09 wt% efficiency. In Process 2 was obtained the removal of 37.96% by mass of chromium temperature of 80°C, for one hour and 3,00 mol.l-1 of hydrogen peroxide. Evaluating the costs for chrome removal of the two processes was determined that the Process 1 was more costly than 2, but both showed no economic feasibility for implementation on an industrial scale. However, in both cases occurred the oxidation of chromium present in the electroplating sludge, allowing its removal from the residue. Thus, environmental gains have been achieved by the reduction of this element in electroplating waste, which mostly is intended for landfill class I, generating an environmental liability.
 
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Data de Publicação
2016-04-07
 
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