EQA - Escola de Química e Alimentos
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Resultados da Pesquisa
- ItemAdsorção de Cr6+ e Pb2+ utilizando filmes e blendas de quitosana e Spirulina sp(2019) Gerhardt, Rafael; Pinto, Luiz Antonio de Almeida; Cadaval Junior, Tito Roberto Sant’AnnaIndústrias de diversos segmentos descartam uma quantidade significativa de efluentes contendo íons metálicos no meio ambiente. Se estes resíduos não forem tratados corretamente, causam graves impactos ambientais e sérios problemas à saúde pública. Desta forma, faz-se necessário a remoção destes contaminantes a fim de minimizar estes problemas. A biossorção se destaca por ser uma operação simples e tecnicamente viável no tratamento deste tipo de efluente, principalmente quando são utilizados adsorventes de baixo custo, ou de materiais provenientes de fontes renováveis. Dois bioadsorventes promissores para a remoção de íons metálicos são a quitosana e a Spirulina sp. No entanto, a utilização destes materiais na forma de pó dificulta a separação de fases após o processo, bem como sua reutilização. Sendo assim, o preparo de filmes e blendas de quitosana/Spirulina sp. é uma forma de contornar esse problema, e ainda aproveitar todo o potencial desses materiais como bioadsorventes. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi preparar filmes e blendas bioadsorventes a partir de quitosana e Spirulina sp., e aplicar na remoção dos íons Cr6+ e Pb2+ de soluções aquosas. A quitosana foi produzida a partir da reação de desacetilação da quitina, extraída de resíduos de camarão (Penaeus Brasiliensis), e apresentou grau de desacetilação de 85,8% e massa molar de 170,4 kDa. A Spirulina sp. foi obtida através do cultivo da microalga Spirulina LEB-18 sp. no município de Santa Vitória do Palmar - RS. Os filmes e as blendas de quitosana/Spirulina sp. foram preparados pela técnica casting e caracterizados quanto à espessura, cor, propriedades mecânicas, propriedades térmicas, cristalinidade, grupamentos funcionais, morfologia da superfície e ponto de carga zero. Foram realizados experimentos para avaliar o efeito do pH (2 a 10) e o estudo cinético na biossorção dos íons metálicos de sistemas aquosos. Os resultados mostraram que o filme de quitosana e as blendas de quitosana/Spirulina sp. apresentaram características mecânicas adequadas, mantendo suas características físicas, facilitando a separação de fases após a biossorção. O filme de Spirulina sp. apresentou as maiores capacidades de biossorção para ambos os íons Cr6+ (43,9 mg g-1) e Pb2+ (37,0 mg g-1) nos pH 2 e 10, respectivamente, porém este filme perdeu sua integridade física em meio ácido. Já a blenda de quitosana/Spirulina sp. apresentou resultados semelhantes aos obtidos pelo filme de Spilurina sp., com capacidades de biossorção de 35,0 mg g-1 para os íons Cr6+ e 32,5 mg g-1 para o Pb2+ nos pH 2 e 10, respectivamente. O filme de quitosana apresentou baixa capacidade de biossorção para ambos os íons, no entanto, a quitosana promoveu um aumento na resistência mecânica da blenda bioadsorvente. O estudo cinético, realizado para ambos os metais, demonstrou que a adsorção do Cr6+ foi gradual, atingindo a máxima capacidade de adsorção no tempo de 180 min. Já a adsorção do Pb2+ foi rápida, atingindo a máxima capacidade de biossorção no tempo de 40 min, porém no tempo de 20 min a capacidade é igual a 92% da máxima capacidade bioadsortiva. Além disso, os resultados cinéticos obtidos experimentalmente, demonstram que os modelos de Elovich e pseudossegunda ordem, foram os mais adequados para os íons metálicos Cr6+ e Pb2+, respectivamente. Pode-se verificar que, dentre os bioadsorventes utilizados neste estudo, as blendas de quitosana/Spirulina sp. são as mais indicadas para a remoção dos íons Cr6+ e Pb2+ de soluções aquosas, devido à capacidade de biossorção ser semelhante ao filme de Spirulina sp. e por não perder sua integridade física em meio ácido e básico.
- ItemEquilibrium and thermodynamics of azo dyes biosorption onto Spirulina platensis(Abeq, 2013) Dotto, Guilherme Luiz; Vieira, Mery Luiza Garcia; Esquerdo, Vanessa Mendonça; Pinto, Luiz Antonio de AlmeidaThe equilibrium and thermodynamics of azo dye (tartrazine and allura red) biosorption onto Spirulina platensis biomass were investigated. The equilibrium curves were obtained at 298, 308, 318 and 328 K, and four isotherm models were fitted the experimental data. Biosorption thermodynamic parameters (ΔG, ΔH and ΔS) were estimated. The results showed that the biosorption was favored by a temperature decrease. For both dyes, the Sips model was the best to represent the equilibrium experimental data (R2>0.99 and ARE<5.0%) and the maximum biosorption capacities were 363.2 and 468.7 mg g-1 for tartrazine and allura red, respectively, obtained at 298 K. The negative values of ΔG and ΔH showed that the biosorption of both dyes was spontaneous, favorable and exothermic. The positive values of ΔS suggested that the system disorder increases during the biosorption process.
- ItemKinetic studies on the biosorption of phenol by nanoparticles from Spirulina sp. LEB 18(2013) Dotto, Guilherme Luiz; Costa, Jorge Alberto Vieira; Pinto, Luiz Antonio de AlmeidaA kinetic study on the biosorption of phenol by nanoparticles from Spirulina sp. LEB 18 was carried out. The Spirulina sp. nanoparticles were prepared and characterized. Kinetic curves of phenol biosorption were obtained in batch system, being verified the effects of initial concentration (50, 150, 250 and 450 mg L 1) and stirring rate (50, 200 and 400 rpm). The models of pseudo-first order, pseudo-second order, Elovich, Bangham, general order and Weber–Morris were used for the kinetic interpretations. Spirulina sp. nanoparticles were stable, monodisperse, spherical with mean diameter of 230 nm. The phenol biosorption was a relatively fast process, being favored at higher values of initial concentration and stirring rate. Pseudo-second order and general order models showed satisfactory fit with the experimental data and the maximum biosorption capacity was around 101 mg g 1. From the Weber– Morris analysis, it was found that external mass transfer and intraparticle diffusion occurred during the phenol biosorption on Spirulina sp. nanoparticles. The externalmass transfer was faster at higher values of initial concentration and stirring rate, and the intraparticle diffusion was favored at high initial concentrations.
- ItemAnalysis of mass transfer kinetics in the biosorption of synthetic dyes onto Spirulina platensis nanoparticles(2012) Dotto, Guilherme Luiz; Pinto, Luiz Antonio de AlmeidaIn this research, the mass transfer kinetics for the biosorption of synthetic dyes (acid blue 9 and FD&C red no. 40) by Spirulina platensis nanoparticles was analyzed under different experimental conditions. The external mass transfer model (EMTM) and the homogeneous solid diffusion model (HSDM) were employed to study the mass transfer kinetics and also to estimate the values of external mass transfer coefficient (kf) and intraparticle diffusion coefficient (Dint). The Biot number (Bi) was used to verify the importance of external mass transfer in relation to intraparticle diffusion. The values of external mass transfer coefficient (kf) ranged from 1.67 × 10−6 to 11.40 × 10−6 cm s−1 and the intraparticle diffusion coefficient (Dint) ranged from 0.70 ×10−14 to 4.30 ×10−14 cm2 s−1. The Biot numbers (0.53 ≤ Bi ≤ 10.33) showed that, for both dyes, the biosorption onto S. platensis nanoparticles was controlled simultaneously by external mass transfer and intraparticle diffusion.