Ammoniacal nitrogen adsorption of industrial effluent by zeolite Na-P1 synthesized from coal bottom ash

A legislação ambiental em vigor impõe padrões de emissões cada vez mais restritivos às indústrias geradoras de efluentes. Considerando essas exigências, as empresas precisam se adequar a essas políticas, tornando seus processos produtivos mais eficazes e menos poluentes. A combustão de carvão mineral em usinas termoelétricas gera cinzas pesadas que retornam aos produtores do insumo mineral e constituem um passivo ambiental. Neste estudo, as cinzas pesadas foram utilizadas para testes na síntese hidrotérmica (Hidrogel), em meio alcalino, visando à formação de zeólita Na-P1. Para comprovar a sua efetiva formação, foram realizadas análises por difração de raios X, fluorescência de raios X e capacidade de troca catiônica com solução padrão de cloreto de amônio, cujo valor em termos de equivalentes foi de 23,7 mg g-1. Os resultados comprovaram a formação da zeólita Na-P1. Foram avaliados três efluentes industriais de três empresas distintas. A concentração final de nitrogênio amoniacal encontrada para os três efluentes após testes de adsorção de amônio em reator de leito fluidizado apresentaram uma redução de 49% ± 2 e os valores obtidos em termos de equivalentes foram de 21,8 mg g-1, 22,9 mg g-1 e 22,7 mg g-1. As Resoluções CONAMA 357/2005 430/2011 determinam padrões de qualidade de águas para diversas substâncias; no caso da amônia é de 20 mg L-1 de N/NH3. Considerando a grande dificuldade para reduzir os teores de nitrogênio amoniacal em determinados efluentes industriais, novas tecnologias vêm sendo implantadas, como a síntese de zeólitas a partir das cinzas pesadas de carvão. Esse estudo comprovou que a zeólita Na-P1 tem um grande potencial de adsorção para a redução de nitrogênio amoniacal de efluentes industriais. Environmental legislation in the country always requires more stringent standards for effluent generating industries. Companies must adapt to these laws making the industrial processes more efficient and less polluting. Burning coal in power plants produces bottom ash. This material returns to the coal producers and constitutes an environmental liability to the company. In this study, bottom ash was used in tests for the hydrothermal synthesis, under alkaline conditions, to generate zeolite Na-P1. Analyses by X-ray diffraction, X-ray fluorescence and cation exchange capacity with standard solution of ammonium chloride confirmed to the generation of zeolite Na-P1, and the value of the cation exchange capacity of the equivalent was 23.7 mg g-1. Three industrial effluents from three different companies were collected and evaluated. Tests for ammonia adsorption in a fluidized bed reactor were performed in the three effluents. The results for the final ammonia concentration showed a reduction of 49% ±2, and the values obtained are in terms of equivalent of 21.8 mg g-1, 22.9 mg g-1 e 22.7 mg g-1. CONAMA Resolution numbers 357/2005 and 430/2011 determining values for water quality standards to the various substances. The value for ammonia is 20 mg L-1N/NH3. Considering the difficulties to reduce the ammonia nitrogen concentration in certain industrial effluents, new technologies are being implemented, such as the synthesis of zeolite from coal bottom ash. This study showed that zeolite Na-P1 has good potential for adsorption to reduce the ammonia nitrogen content from industrial effluents.