Modelagem e simulação do processo de troca iônica para remoção de Zn2+(aq) usando zeólita NaY
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v10i12.20362Palavras-chave:
Troca iônica; Zeólita NaY; Aspen Adsorption; Simulação; Modelagem cinética.Resumo
O tratamento de águas contaminadas por metais tóxicos por meio da troca iônica com zeólitas vêm se tornando atrativo pelo baixo custo de capital e alto potencial de remoção. A modelagem matemática desse processo permite o controle operacional e a estimativa da capacidade de remoção desses metais. Neste trabalho, a modelagem cinética foi realizada sob dados experimentais de banho finito, com modelos de Difusão Intrapartícula (IPD) e Transferência de Massa em Filme Líquido Externo (MTEF). Os modelos Thomas (TH), Yoon-Nelson (YN) e Transferência de Massa em Filme Sólido (MTSF) foram usados para estimar o tempo de saturação, a capacidade de troca iônica e variáveis de dimensionamento de uma coluna de leito fixo. No sistema de banho finito, os resultados mostraram que a transferência de massa foi melhor representada pelo fenômeno IPD. A curva de breakthrough obtida pelo modelo Aspen Adsorption (MTSF) apresentou o melhor ajuste, em comparação com os dados experimentais, com R2≥0,9923. As capacidades médias de troca iônica calculadas para MTSF, TH e YN foram respectivamente 2,22, 2,12 e 2,07 meq Zn2+(aq)/g de zeólita. O modelo simulado com Aspen Adsorption também foi utilizado para analisar o comportamento do sistema contínuo, variando a altura do leito. Observou-se que aumentando a altura, o tempo de saturação e a capacidade de troca iônica também aumentam, enquanto a redução da altura torna a dispersão axial o fenômeno de transferência de massa predominante, o que reduz a difusão dos íons Zn2+(aq).
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