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Publicação
Novel regeneration approaches of saturated porous carbons based on Advanced Oxidation Processes
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Wastewater pollution has long been an issue in society, receiving increasing attention in
recent years. Activated carbon (AC) has been widely used in wastewater treatment plants
(WWTPs); however, its progressive saturation requires its replacement or regeneration. The
regeneration of activated carbons is considered a suitable solution, both from an economic and
environmental point of view, as it reduces waste production and contributes to in-line material
recycling. Nevertheless, current regeneration technologies are energy-intensive and environ-
mentally demanding, which has motivated research initiatives on the development of alterna-
tive technologies.
This study investigates the feasibility of a Fenton-like process for regenerating AC satu-
rated with emerging pollutants such as methylparaben (MP) and butylparaben (BP). The ap-
proach is based on the generation of radical species in the presence of hydrogen peroxide ca-
pable of degrading the pollutant retained inside the porosity of the activated carbon.
The regeneration assays were only conducted on a commercial activated carbon widely
used in water treatment. Two saturation levels (10% and 100%) were explored, and two con-
centrations (30 and 300 ppm) of the radical-producing agent. The regeneration extent of the
AC was evaluated in terms of the recovery of the porosity (specific surface area, pore vol-
umes), evaluated by N2 and CO2 gas adsorption. In all conditions, more than 97% of the pol-
lutant was degraded from the AC. For the AC 10% saturated and exposed to 300 ppm of H2O2,
about 98% of the specific surface area (SBET), ~99% of the total pore volume (VTotal pores) and ~86%
of the micropore volume (Wo) were recovered. In contrast, a lower regeneration was obtained
for the AC saturated at 100% and regenerated by exposure to 300 ppm of H2O2; the recoveries
were ~59%, ~64% and ~66% of SBET, VTotal.pores and Wo, respectively. As a conclusion, this study
demonstrates the efficiency of the applied advanced oxidation process (AOP) in regenerating
the AC and degrading the target pollutant.
A poluição de águas residuais é um problema recorrente na sociedade, que tem vindo a receber atenção nos últimos anos. O carvão ativado (CA) tem sido amplamente utilizado em estações de tratamento de águas residuais; contudo, a sua saturação progressiva requer subs- tituição ou regeneração. A regeneração de carvões ativados é considerada uma solução viável, tanto numa perspetiva económica como ambiental, sendo que reduz a produção de resíduos e contribui para a reciclagem de materiais em linha. Não obstante, as tecnologias atuais de regeneração apresentam elevado consumo energético e impactos ambientais significativos, o que impulsionou o desenvolvimento de alternativas. Este estudo aborda a viabilidade de um processo Fenton, para regenerar CA saturado com poluentes emergentes presentes em água como metilparabeno (MP) e butilparabeno (BP). O método é baseado na geração de espécies radicais na presença de peróxido de hidrogénio, capaz de degradar o poluente retido dentro da matriz porosa do carvão ativado. Os ensaios de regeneração foram conduzidos apenas em carvão ativado comercialmente disponível, usado em tratamento de águas. Dois níveis de saturação (10% e 100%) foram ex- plorados, e duas concentrações (30 e 300 ppm) do agente produtor de radicais. A extensão da regeneração do CA foi avaliada em termos de recuperação da porosidade (área específica de superfície, volume dos poros), avaliados por adsorção de N2 e CO2 em fase gasosa. Para todas as condições, mais de 97% do poluente foi degradado do CA. Para o CA 10% saturado e ex- posto a 300 ppm de H2O2, cerca de 98% da área especifica de superfície (SBET), ~99% do volume total de poros (VTotal.poros) e ~86% do volume microporoso (Wo) foram recuperados. Por outro lado, a regeneração ocorreu em menor extensão para o CA saturado a 100% e regenerado sob exposição a 300 ppm de H2O2: recuperou-se ~59%, ~64% e ~66%~ da SBET, VTotal.poros e Wo, res- petivamente. Em conclusão, este estudo demonstra a eficiência do processo avançado de oxi- dação aplicado ao regenerar o CA e degradar o poluente.
A poluição de águas residuais é um problema recorrente na sociedade, que tem vindo a receber atenção nos últimos anos. O carvão ativado (CA) tem sido amplamente utilizado em estações de tratamento de águas residuais; contudo, a sua saturação progressiva requer subs- tituição ou regeneração. A regeneração de carvões ativados é considerada uma solução viável, tanto numa perspetiva económica como ambiental, sendo que reduz a produção de resíduos e contribui para a reciclagem de materiais em linha. Não obstante, as tecnologias atuais de regeneração apresentam elevado consumo energético e impactos ambientais significativos, o que impulsionou o desenvolvimento de alternativas. Este estudo aborda a viabilidade de um processo Fenton, para regenerar CA saturado com poluentes emergentes presentes em água como metilparabeno (MP) e butilparabeno (BP). O método é baseado na geração de espécies radicais na presença de peróxido de hidrogénio, capaz de degradar o poluente retido dentro da matriz porosa do carvão ativado. Os ensaios de regeneração foram conduzidos apenas em carvão ativado comercialmente disponível, usado em tratamento de águas. Dois níveis de saturação (10% e 100%) foram ex- plorados, e duas concentrações (30 e 300 ppm) do agente produtor de radicais. A extensão da regeneração do CA foi avaliada em termos de recuperação da porosidade (área específica de superfície, volume dos poros), avaliados por adsorção de N2 e CO2 em fase gasosa. Para todas as condições, mais de 97% do poluente foi degradado do CA. Para o CA 10% saturado e ex- posto a 300 ppm de H2O2, cerca de 98% da área especifica de superfície (SBET), ~99% do volume total de poros (VTotal.poros) e ~86% do volume microporoso (Wo) foram recuperados. Por outro lado, a regeneração ocorreu em menor extensão para o CA saturado a 100% e regenerado sob exposição a 300 ppm de H2O2: recuperou-se ~59%, ~64% e ~66%~ da SBET, VTotal.poros e Wo, res- petivamente. Em conclusão, este estudo demonstra a eficiência do processo avançado de oxi- dação aplicado ao regenerar o CA e degradar o poluente.
Descrição
Palavras-chave
Activated Carbon Regeneration Water Treatment Adsorption Advanced oxidation processes (AOPs) Hydrogen peroxide