Produção de material zeolítico em escala semi piloto com o calor proveniente da dissolução de hidróxido de sódio

A crescente demanda por materiais zeolíticos, devido à sua alta capacidade de adsorção, seletividade e troca iônica, ressalta a necessidade de métodos de produção mais eficientes e sustentáveis. Desse modo, o estudo objetivou a produção de zeólitas em escala semi piloto a partir do resíduo de caulim, utilizando calor reacional para síntese hidrotermal e a aplicação dessas zeólitas na adsorção de íons cobre. A metodologia envolveu a secagem, desagregação e calcinação do resíduo caulinítico, seguido pela síntese do material zeolítico. As caracterizações dos materiais foram realizadas por meio das técnicas de Difração de Raios X (DRX), Fluorescência de Raios X (FRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Análise Termogravimétrica (TG), Termogravimétrica Diferencial (DTG) e Calorimétrica Exploratória Diferencial (DSC). Posteriormente, realizou-se isotermas de equilíbrio em temperaturas de 25 ºC, 35 ºC, 45 ºC, 55 ºC, 65 ºC, 75 ºC, 85 ºC e 95 ºC em conjunto com a estimativa de parâmetros para o estudo dos mecanismos de adsorção e interface adsorvato/adsorvente. Além disso, realizou-se a modelagem do processo de adsorção dos gases sulfeto de hidrogênio (H2S) e dióxido de carbono (CO2), utilizando dados experimentais provenientes da literatura e empregando modelos analíticos de curva de ruptura para descrever o fenômeno de adsorção em fluxo contínuo. Assim sendo, os resultados confirmaram a presença majoritária de caulinita no resíduo, a eficiência do processo de calcinação e a formação de material zeolítico, evidenciado pela composição mineralógica, química e pela morfologia cúbica característica da zeólita 4A e formas esféricas da sodalita. As análises térmicas elucidaram mudanças associadas à perda de água e transições de fase. Os testes de adsorção demonstraram que o material produzido foi eficaz na remoção de íons cobre, com uma quantidade máxima adsorvida de 782,76 mg/g a 95 ºC indicando uma boa interação entre o adsorvente e o adsorvato. Ademais, a utilização de técnicas Bayesianas para estimativa de parâmetros de modelos de isotermas e curvas de ruptura, possibilitou melhor entendimento da dinâmica dos processos. Por fim, o presente trabalho demonstrou a viabilidade da produção de zeólitas a partir do resíduo de caulim em escala semi piloto com o calor reacional, oferecendo uma abordagem com menor nocividade ao meio ambiente e reduzindo custos, por meio da reutilização de resíduo industrial e otimização energética do processo.