Pelletization of zeolitic materials is required to facilitate their practical industrial and commercial applications. Zeolite-NaA was synthesized from fly ash by the fusion method and shaped into spherical granules. Bentonite, kaolinite, and a combination of bentonite with kaolinite were tested as binders with different contents from 5 to 10 wt%. The pellet formation was optimized. The physicochemical properties of binders, zeolite powder, and zeolite granular were characterized by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), nitrogen adsorption/desorption isotherm, and scanning electron microscopy (SEM) among other techniques. Deformation and breakage behavior of spherical granulates by compression was also studied. The best performance was obtained by the pellet with 10% bentonite with satisfactory mechanical strength and water resistance. The XRD and SEM results revealed NaA zeolite granular with a typical cubic shape and high crystallinity formed on the surface of bentonite. This result presents a potential use of the coal fly ash to obtain pelletized NaA zeolite following the principles of circular economy and the sustainable development goals (SDGs), particularly SDG 12.
As cinzas de carvão são subprodutos da combustão de carvão mineral gerados em grandes quantidades a partir de usinas termelétricas no mundo todo. Nos últimos anos, pesquisas sobre a utilização das cinzas estão sendo desenvolvidas visando soluções sustentáveis, garantindo, assim, a preservação do meio ambiente e a saúde humana. As cinzas de carvão podem ser aproveitadas como matéria-prima para síntese de zeólita, material este que possui uma vasta gama de aplicações industriais. Em muitas dessas aplicações é requerido o uso de formas peletizadas de zeólitas. Nesse contexto, o objetivo do presente estudo foi desenvolver um método de obtenção de zeólita de cinzas leves de carvão na forma granular e avaliar seu uso como material adsorvente. A primeira etapa deste estudo consistiu na síntese e caracterização de zeólita convencional (ZCL) e de zeólita do tipo NaA com alto grau de pureza (ZA). As cinzas leves de carvão utilizadas na síntese das zeólitas foram coletadas na Usina Termelétrica Jorge Lacerda, localizada no Estado de Santa Catarina, Brasil, o maior complexo termelétrico a carvão da América Latina. O material de partida e as zeólitas sintetizadas em pó foram caracterizados em termos da composição química, composição mineralógica, morfologia, capacidade de troca catiônica, estabilidade térmica, área superficial específica, distribuição de poros e dos grupos funcionais. As fases zeolíticas formadas por tratamento hidrotérmico foram hidroxisodalita e traços de NaX. A zeólita do tipo NaA foi sintetizada por método de duas etapas apresentando grau de pureza de 84%. O valor de capacidade de troca catiônica da zeólita A com alto grau de pureza foi aproximadamente duas vezes maior do que o valor encontrado para a zeólita convencional (1,84 meq g-1 para ZCL e 3,81 meq g-1 para ZA). Na segunda etapa, os produtos zeolíticos sintetizados neste estudo foram peletizados com a aplicação de diferentes métodos. Os grânulos de zeólitas foram formados manualmente na forma de esferas na faixa de tamanho entre 3 mm e 7 mm a partir da mistura das zeólitas em pó com um ou mais agentes aglutinantes e adição de água deionizada. Palavras-chave: cinzas leves de carvão; tratamento hidrotérmico; etapa de fusão; zeólita A; peletização; material adsorvente.
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