EQA – Mestrado em Química Tecnológica e Ambiental (Dissertações)
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8 resultados
Resultados da Pesquisa
- ItemRemoção de contaminante orgânico em água por adsorção com carvão de casca de pitaia polpa rosa (Hylocereus polyrhizus)(2024) Silva, Laísa Teixeira da; Benincá, CristinaA adsorção é uma técnica recorrentemente empregada no tratamento de águas residuais com o intuito de remover contaminantes emergentes do meio. Nos últimos anos, diversos estudos vêm sendo realizados e publicados sobre a utilização de resíduos agroindustriais como precursores na produção de biossorventes. Neste sentido, o presente trabalho realizou um estudo aplicado de remoção de diclofenaco sódico em meio aquoso utilizando casca de pitaia polpa rosa como biossorvente. O adsorvente foi produzido por carbonização a 500 °C e posterior tratamento químico com ácido fosfórico. Os adsorventes apenas carbonizado e ativado quimicamente foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV/ EDS), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), adsorção de nitrogênio e ponto de carga zero (PCZ), para auxiliar na proposição do mecanismo de adsorção do diclofenaco sódico nos adsorventes testados (carvão não ativado, e carvão ativado). A cinética de adsorção de diclofenaco sódico com carvão não ativado de casca de pitaia (CP) e carvão ativado de casca de pitaia (CA) foi descrita com um modelo de primeira ordem, semi-empírico com parâmetros ajustados aos resultados cinéticos experimentais. Dados de adsorção de diclofenaco sódico no equilíbrio foram obtidos a 25 °C e modelados com as isotermas de Langmuir e Freundlich. Os parâmetros do modelo cinético e de equilíbrio foram ajustados com os métodos Simplex e de Levemberg- Marquardt, respectivamente. A capacidade de remoção do diclofenaco sódico utilizando o CP foi de 4,501,98 mg g-1 e para o CA removeu até 56,6117,00 mg g-1. O carvão da casca de pitaia ativado apresentou bom desempenho na adsorção do diclofenaco sódico, portanto, pode ter aplicação tecnológica.
- ItemEstudos de adsorção de azocarboxilatos em biochar e filme de quitosana(2024) Araújo, Ísis Andressa Ribeiro de; Peixoto, Carlos Roberto de Menezes; Cadaval Junior, Tito Roberto Sant'AnnaO processo de separação de substâncias pode ocorrer de várias maneiras, de acordo com as características de cada composto a ser separado. O Biochar, por exemplo, é um material feito a partir de biomassa, usado na separação por adsorção. Nesta técnica, o adsorbato fica retido na superfície do adsorvente por processos químicos ou físicos. Outra opção de separação de substâncias é a interação química com outros compostos ou materiais, como a quitosana, um derivado polimérico da quitina, que pode ser obtida através do processamento de resíduos de crustáceos, e que tem inúmeras aplicações. Nesta pesquisa, foram testados três tipos de Biochars, feitos de caroço de pêssego, casca de arroz e soja, além de filme de quitosana. Tanto os três tipos de Biochars quanto o filme de quitosana passaram por adição de um azocomposto, seguidos de testes de caracterização de substâncias, com UV-vis, IR, DSC, TGA e MEV, verificando que o Biochar de caroço de pêssego e o filme de quitosana tiveram os resultados mais satisfatórios com relação à adição de azocomposto em sua superfície.
- ItemAdsorção de flúor em efluentes da indústria de fertilizantes utilizando hidrogel à base de quitosana com nanotubo de carbono(2019) Affonso, Lutiane das Neves; Cadaval Junior, Tito Roberto Sant'AnnaNeste estudo foi avaliada a aplicação de hidrogel à base de quitosana com nanotubo de carbono para a adsorção de íons flúor em um efluente industrial proveniente da produção de fertilizantes. Primeiramente a quitosana foi obtida de resíduos de camarão e caracterizada. Após o hidrogel de quitosana, com nanotubos de carbono, foi sintetizado e caracterizado em termos de força de gel, grau de intumescimento e submetido aos experimentos de adsorção dos íons flúor. A máxima capacidade de adsorção para o hidrogel à base de quitosana com nanotubos de carbono foi 989,01 mg g-1. Os parâmetros termodinâmicos indicaram que a adsorção foi um fenômeno espontâneo, favorável, endotérmico e controlado pela variação de entropia. O modelo que melhor representou os dados cinéticos foi o de Avrami e a isoterma de Freundlich foi a mais adequada para representar os experimentos de equilíbrio. As interações entre o hidrogel à base de quitosana com nanotubo de carbono e os íons do efluente foram investigadas utilizando as técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), microscopia de força atômica (AFM), difração de raios X (DRX), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e termogravimétrica (TGA). Nas análises de EDS se confirmaram a presença dos íons de flúor adsorvidos. As imagens de MEV mostraram a superfície do hidrogel e determinaram sua estrutura morfológica, assim como a microscopia de força atômica confirmou as modificações na superfície do material. As análises térmicas de TGA e DSC identificaram alterações nos termogramas após a adsorção, quando comparadas ao material antes da adsorção. Nos difratogramas foi possível observar que houveram alterações na cristalinidade do biopolímero após a adsorção dos íons, quando comparados ao hidrogel antes da operação.
- ItemEstudo cinético e termodinâmico da adsorção de pigmentos e produtos de oxidação no branqueamento de óleos de resíduos de bagre (Netuma barba)(2018) Igansi, Andrei Vallerão; Cadaval Junior, Tito Roberto Sant'Anna; Pinto, Luiz Antonio de AlmeidaNeste trabalho, foi avaliada a adsorção de carotenóides e peróxidos no branqueamento de óleo de bagre mediante estudo de equilíbrio, cinético e termodinâmico de adsorção. Foram investigadas diferentes temperaturas (60, 70 e 80C), utilizando 1% (m/m) de adsorvente composto por 95% terra ativada e 5% de carvão ativado m/m. O óleo de bagre foi extraído por meio do processo termomecânico de produção de farinha de pescado e, pré-refinado seguindo as etapas de degomagem e neutralização para posterior estudo da operação de branqueamento. Os adsorventes foram caracterizados em relação ao diâmetro médio das partículas, área superficial específica, esfericidade e massa específica. O estudo cinético revelou que a adsorção de carotenóides e peróxidos atingiram o equilíbrio nos tempos de 20 e 30 min, respectivamente. Os modelos de pseudoprimeira e pseudossegunda ordem foram os mais adequados para descrever o comportamento cinético da adsorção de carotenóides e peróxidos, respectivamente. A elevação da temperatura aumentou aproximadamente 42% e 36% da capacidade máxima adsorção de carotenóides e peróxidos. O modelo de Langmuir foi adequado para representar os dados de equilíbrio para ambos os compostos. O branqueamento de óleo de bagre foi considerado uma operação endotérmica, favorável e espontâneo. Os valores de AHº indicaram que a adsorção ocorre por fisiossorção, (< 40 kJ mol-1). O calor isostérico da adsorção indicou que a superfície do adsorvente é energeticamente heterogênea.
- ItemProdução de carvão ativado a partir do bagaço da casca de acácia-negra (Acacia mearnsii De Wild.) por ativação química com ZnCl2 e sua aplicação na adsorção de fenol(2019) Lütke, Sabrina Frantz; Cadaval Junior, Tito Roberto Sant’AnnaNeste trabalho, foi produzido carvão ativado a partir do bagaço da casca de acácia-negra por ativação química utilizando cloreto de zinco. O carvão ativado foi produzido sob diferentes condições de carbonização e ativação, caracterizado e aplicado na adsorção de fenol em meio aquoso. Os resultados mostraram que a capacidade de adsorção de fenol aumentou com o aumento da temperatura de carbonização e com o aumento do percentual de agente ativante, e diminuiu com o aumento do tempo de carbonização. A caracterização mostrou as alterações no bagaço da casca de acácia-negra após o processo de carbonização. A cinética de adsorção seguiu o modelo de pseudossegunda ordem. O modelo de Weber e Morris mostrou que a adsorção ocorreu por transferência de massa externa e difusão intrapartícula, e que o aumento na taxa de agitação conduziu a um aumento na transferência de massa externa. O estudo de equilíbrio mostrou que o aumento da temperatura levou ao aumento da capacidade de adsorção de fenol, e o maior valor foi em torno de 98,57 mg g-1, obtido na temperatura de 55 ºC. O modelo de isoterma de Freundlich foi o mais adequado para representar os dados experimentais de equilíbrio. O estudo termodinâmico indicou que a adsorção de fenol no carvão ativado obtido foi espontânea, favorável, endotérmica e controlada entropicamente.
- ItemRemoção de íons Al(III) e Fe(III) de sistema modelo, binário e efluente industrial, por adsorcao em filmes de quitosana(2017) Marques Junior, Jorge Luiz; Cadaval Junior, Tito Roberto Sant’AnnaNeste estudo foi avaliada a aplicação de filmes de quitosana para a adsorção de íons Al(III) e Fe(III) em sistemas modelo de soluções aquosas e em um efluente industrial proveniente da produção de sulfato de alumínio. A quitosana foi sintetizada, a partir de resíduos de camarão e os filmes foram produzidos através da técnica Casting e caracterizados. As interações entre os filmes de quitosana e os íons nos diferentes sistemas foram investigadas utilizando as técnicas:termogravimétrica,calorimetria diferencial,infravermelho com transformada de Fourier,microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia eletrônica de varredura e difração de Raios X. A capacidade de adsorção dos íons, assim como a remoção percentual foram estudados em seis delineamentos experimentais fatoriais 32, sendo a concentração de filme e o pH os fatores de estudo. Em todos os casos o pH 4,5 foi o mais adequado e a concentração de filme apresentou maior capacidade de remoção a 100 mg.L-1. As análises das interações adsorvente/adsorbato demonstraram através de espectros de FT-IR, que os íons interagiram com os sítios ativos da quitosana. Nas análises de EDS se confirmaram a presença dos íons adsorvidos ao filme após a operação. As imagens de MEV mostraram que a presença dos íons na superfície dos filmes determinaram estruturas morfológicas distintas. As análises térmicas (TGA e DSC) identificaram alterações nos termogramas após a adsorção, quando comparadas aos filmes puros. Nos difratogramas foi possível observar que houveram alterações na cristalinidade do filme após a adsorção dos íons, quando comparados ao filme puro o filme puro. As maiores capacidades de adsorção para os sistemas modelo, binário e efluente real do íons Fe(III) e Al(III), foram:140,2 mg g-1, 132,3mg g-1e 66,3 mg g-1, e 665,5 mg g-1, 621,2 mg g-1 e 275,7 mg g-1. Assim se pode concluir que o filme de quitosana é um bom adsorvente para a remoção dos íons Fe(III) e Al(III) de efluente industrial.
- ItemAdsorção de cromo (VI) utilizando quitosana com diferentes graus de desacetilação(2012) Cadaval Junior, Tito Roberto Sant'Anna; Pinto, Luiz Antonio de AlmeidaNeste trabalho, foi utilizada a quitosana com três diferentes graus de desacetilação para a adsorção de cromo VI de soluções aquosas. A quitosana foi obtida de resíduos de camarão e caracterizada. O estudo foi realizado mediante delineamento experimental, isotermas de equilíbrio, análise termodinâmica, cinética e mecanismos de adsorção. A quitosana apresentou grau de desacetilação de 75, 85 e 95%. O aumento no grau de desacetilação disponibilizou mais amino grupos, além de causar modificações na cristalinidade e um aumento na rugosidade da superfície do biopolímero. A condição mais adequada para adsorção de cromo VI foi obtida utilizando se quitosana com grau de desacetilação de 95% em pH 3, alcançando percentuais de remoção de até 33%. O modelo de Sips foi mais adequado para representar as isotermas de equilíbrio (R2>0,99 e EMR<2,5%), sendo que a capacidade máxima de adsorção foi de 97% mg/g, obtida a 298 K. Valores negativos de entalpia (-6,57 kJ/mol), entropia (-5,77x10-3 kJ/mol K) e energia livre de Gibbs (-4,87 a -4,68 kJ/mol) mostraram que o processo de adsorção foi exotérmico, espontâneo e favorável. O modelo de pseudo-segunda ordem foi o mais adequado para representar a cinética de adsorção (R2>0,99 e EMR<2,0%), sendo que 80% da saturação foi alcançada em cerca de 50 min. Os valores do número de Biot (0,87 a 3,55) mostraram que a adsorção ocorreu simultaneamente por transferência de massa externa e difusão intraparticular, sendo que um aumento na taxa de agitação causou uma diminuição na resistência à transferência de massa externa. Foi verificada a preferência do metal pela região da amina protonada em meio ácido, presente na estrutura da quitosana.
- ItemAdsorção de cromo (VI) em leito fixo utilizando partículas de areia recobertas com Quitosana(2014) Camara, Álisson Schons; Pinto, Luiz Antonio de AlmeidaNeste trabalho foi avaliado o processo de recobrimento de partículas de areia com quitosana utilizando a técnica dip-coating, e analisado o emprego destas partículas como recheio de uma coluna de leito fixo no processo de adsorção de cromo (VI) em solução aquosa. A quitosana foi obtida a partir de resíduos de camarão e caracterizada. O estudo avaliou a influência do tamanho das partículas e da concentração da solução de quitosana no recobrimento das partículas de areia. Foram avaliados parâmetros termodinâmicos, isotermas de equilíbrio e parâmetros relacionados ao funcionamento do leito (vazão e pH da solução, diâmetro de partícula) para o processo de adsorção de cromo (VI) em solução aquosa. No recobrimento das partículas de areia, o tamanho não teve significância na resposta, enquanto a concentração da solução de recobrimento mostrou ter grande influência sobre o resultado, sendo que a menor concentração de quitosana dentro da faixa estudada (0,5% p/v) apresentou o melhor desempenho. O processo de cura física para o recobrimento das partículas de areia mostrou melhor desempenho para a adsorção de cromo (VI) em leito fixo frente ao processo físico-químico. As análises de superfície (MEV) e de difração de raio-X (EDX) comprovaram a mudança na superfície das partículas recobertas e a presença de cromo após a adsorção. O modelo de Sips foi o que melhor representou os dados experimentais de equilíbrio, com R2 >0,99% e EMR<3,5%, sendo que a capacidade máxima de adsorção foi de 46,93 mg g-1 obtida a 298 K. O processo se mostrou espontâneo, exotérmico e favorável, com valores de -4,49 a -4,66kJ mol-1 para e energia livre de Gibbs, -5,97kJ mol-1 para a variação de entalpia e -5,17x10-3 kJ mol-1K -1 para variação de entropia. O aumento do pH diminuiu a adsorção de cromo (VI), sendo que a melhor resposta foi obtida em pH 3, sendo que o diâmetro de partícula não teve efeito significante. O estudo da vazão da solução de cromo (VI) no desempenho do leito mostrou que no menor valor (2,5 mL min-1 ) a concentração de saída do leito foi próxima a zero, mantendo-se com concentrações de saída abaixo de 20% por pelo menos 20 min. O estudo da dessorção do leito mostrou que após cinco ciclos de trabalho o leito manteve 86% da capacidade de adsorção, com taxas de recuperação do cromo no processo de dessorção maiores que 95%.