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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2021.tde-30062021-152301
Document
Author
Full name
Amanda Sarubbi Lanzotti
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2021
Supervisor
Committee
Seckler, Marcelo Martins (President)
Penha, Frederico Marques
Rocha, Sônia Denise Ferreira
Title in Portuguese
Estudo de cristalização simultânea do sistema NaCl-Na2SO4-H2O.
Keywords in Portuguese
Cristalização
Processos de separação
Abstract in Portuguese
Frente ao aumento da demanda por recursos hídricos e legislações ambientais mais rigorosas para o descarte de efluentes líquidos, amplia-se a importância de dirigir processos de tratamento de efluentes aquosos para o reuso completo de água, isto é, visando descarte zero de líquidos (ZLD). A cristalização apresenta potencial como tecnologia adicional para reuso e permite a recuperação dos contaminantes na forma sólida e a água, simultaneamente. O controle da qualidade do material particulado produzido pode viabilizar a sua reutilização como produto ou matéria prima, eliminando resíduos e dando-lhes destinação mais adequada. Efluentes industriais possuem composição complexa e variável de acordo com a fonte, sendo seu tratamento constituído por diversas operações e etapas, evitando a cristalização simultânea de vários compostos. Nesse contexto, o estudo da cristalização simultânea é relevante para viabilizar a recuperação de mais de um composto com características desejáveis em apenas uma operação. No presente trabalho foi avaliada a cristalização evaporativa e simultânea do sistema ternário NaCl-Na2SO4-H2O, compostos comumente presentes em efluentes industriais, visando obtenção de particulado constituído por partículas puras de NaCl e de Na2SO4, passíveis de separação nas diferentes faixas de tamanho granulométricas. Foram investigados parâmetros de processo como: taxa de evaporação, quantidade e o tamanho de sementes e sua influência nas caraterísticas morfológicas e químicas do particulado obtido. Duas rotas foram testadas: uma inicialmente saturada em NaCl e uma em Na2SO4, de acordo com diagrama de fases do sistema. Verificou-se que os principais obstáculos para a segregação dos compostos encontram-se nos fenômenos de crescimento epitaxial e nucleação secundária. Foi observado crescimento epitaxial de NaCl na superfície de Na2SO4, sendo favorecido pela presença de maiores áreas superficiais de Na2SO4: por adição de maior carga de sementes ou mesma carga de partículas de menores tamanhos. Mesmo com o crescimento epitaxial, foi possível obter particulados passíveis de separação por faixas de tamanhos com purezas superiores a 90%.
Title in English
Simultaneous crystallization study of the system NaCl-NA2SO4-H2O.
Keywords in English
Elementary crystallization phenomena
Evaporative batch crystallization
Separation processes
Simultaneous crystallization
Abstract in English
Due to the demand for water resources and strict environmental legislations for wastewater disposal, the interest in wastewater treatment processes for water reuse has recently increased, aiming at zero liquid discharge (ZLD). Crystallization has potential as an additional technology for reuse and allows the recovery of contaminants in a solid form and water, simultaneously. The quality control of the particulate produced can allow its reuse as a product or raw material, eliminating waste and giving it a more appropriate destination. Industrial wastewaters have a complex and variable composition according to its source and they undergo several operations and stages, avoiding simultaneous crystallization of various compounds. In this context, the study of simultaneous crystallization is relevant to enable the industrial process and allow the recovery of more than one compound with desirable characteristics in just one operation. In the present work, the evaporative and simultaneous crystallization of the ternary system NaClNa2SO4-H2O - compounds commonly present in industrial effluents - was evaluated, to obtain a particulate with pure NaCl and Na2SO4 crystals, which can be separated in different size ranges. Process parameters were investigated, such as: evaporation rate, quantity and size of seeds and their influence on the morphological and chemical attributes of the particulate. Two routes were tested: one initially saturated with NaCl and one with Na2SO4, according to the system's phase diagram. It was found that the main obstacles to species segregation are found in the phenomena of epitaxial growth and secondary nucleation. Epitaxial growth of NaCl was observed on the surface of Na2SO4, being favored by the presence of larger Na2SO4 surface areas: by adding a greater load of seeds or the same load of particles with smaller sizes. Even with the epitaxial growth, it was possible to obtain particles that could be separated by size ranges, with purities greater than 90%.
 
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Publishing Date
2021-06-30
 
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