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Title: Modificação de materiais lignocelulósicos através de reações de oxidação para adsorver cátions metálicos em solução aquosa.
Authors: Rodrigues, Josilene Aparecida Vieira
metadata.dc.contributor.advisor: Gil, Laurent Frédéric
Keywords: Adsorção
Metais pesados
Issue Date: 2016
metadata.dc.contributor.referee: Gil, Laurent Frédéric
França, Adriana Silva
Melo, Tânia Márcia Sacramento
Citation: RODRIGUES, Josilene Aparecida Vieira. Modificação de materiais lignocelulósicos através de reações de oxidação para adsorver cátions metálicos em solução aquosa. 2016. 85 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2016.
Abstract: A contaminação de corpos d’água por efluentes industriais é um crescente problema ambiental, principalmente quando causada por metais pesados, que são tóxicos, não biodegradáveis e bioacumulativos por meio da cadeia alimentar, causando várias doenças. Dessa forma, a remoção destes poluentes dos efluentes industriais se mostra uma preocupação importante. A bioadsorção é um processo de tratamento de águas residuais que tem atraído considerável interesse na remoção deste tipo de contaminante. Neste contexto, o presente trabalho de dissertação visou preparar novos materiais adsorventes para a remoção de íons metálicos em solução aquosa. Foram preparados um adsorvente, a partir da celulose, e outro, a partir do bagaço de cana-de-açúcar, para serem utilizados na remoção, em regime de batelada, dos metais tóxicos cobre e cobalto em soluções aquosas, idealmente contaminadas. Por meio de reação de oxidação (NaNO2 / H3PO4), foram introduzidas funções ácido carboxílico nas estruturas da celulose (C) e do bagaço de-cana-de açúcar (B1), originando os materiais celulose oxidada (COX) e bagaço de cana - de - açúcar oxidado (BOX1), respectivamente. A oxidação dos materiais foi investigada, considerando o efeito da quantidade de NaNO2 e H3PO4 e do tempo de reação através da análise da porcentagem de ganho de massa (pgm) e perda de massa (ppm) e do número de funções ácidas (nCOOH) introduzidas. As modificações na celulose e no bagaço de cana - de - açúcar foram avaliadas pelas técnicas de FTIR, TGA e PCZ. O estudos de adsorção em batelada foram realizados empregando os metais cobalto(II) e cobre(II). O pH considerado ótimo para os estudos de adsorção foi de 5,5, tanto para o Cu2+ quanto para o Co2+. Para a adsorção de Cu2+ nos dois materiais, o modelo cinético que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o modelo de pseudo segunda ordem e para o íon Co2+ foi o modelo de pseudo primeira ordem. Foram utilizados os modelos de isoterma de Langmuir, Freundlich e Sips. O COX apresentou capacidade de adsorção máxima (Qmáx) de 74,36 e 41,24 mg/g, para Cu2+ e Co2+, respectivamente, e o BOX1 apresentou Qmáx de 38,07 e 23,64 mg/g para Cu2+ e Co2+, respectivamente. Os estudos de dessorção e readsorção mostraram a potencialidade de reutilização do adsorvente. O parâmetro termodinâmico de adsorção foi determinado a partir da energia livre padrão ΔadsG°, utilizado para discutir o mecanismo de adsorção dos metais em COX e BOX1.
metadata.dc.description.abstracten: Contamination of water bodies by industrial effluents is a growing environmental problem, when caused by heavy metals, since these metals are toxic, non-biodegradable, and bioaccumulative through the food chain, causing various diseases. So, the removal of these pollutants from industrial effluents is shown a major concern. Adsorption is a process of treating wastewater that has attracted considerable interest in the removal of such contaminant. In this context, this dissertation aimed to prepare new adsorbent materials for removal of metal ions in aqueous solution. An adsorbent were prepared from the cellulose, and other, from sugar-cane bagasse, for use in removing, in a batch system, the toxic metals copper and cobalt in aqueous solutions, ideally contaminated. Through oxidation reaction (NaNO2 / H3PO4), carboxylic acid functions were introduced into the cellulose structure (C) and the sugar-cane bagasse (B1), yielding COX and BOX1 materials, respectively. The oxidation of the materials was investigated, considering the effect of the amount of NaNO2 and H3PO4, and the reaction time by analyzing the percentage of weight gain (pwg) and loss of weight (plw) and the number of acid functions (nCOOH) introduced. Changes in cellulose and sugar-cane bagasse were evaluated by FTIR techniques, TGA and PCZ. The batch adsorption studies were conducted employing the cobalt metal (II) and copper (II). The pH considered optimal for the adsorption studies was 5.5 for both Cu2+ and Co2+. For the adsorption of Cu2+ in the two materials, the kinetic model that best fit the experimental data was the model of pseudo second order and the Co2+ ion is the pseudo first order model. The Langmuir isotherm model, Freundlich and Sips were used. COX showed maximum adsorption capacity (Qmax) of 74.36 and 41.24 mg / g, Cu2+ and Co2+, respectively, and BOX1 presented Qmax of 38.07 and 23.64 mg / g for Cu2+ and Co2+, respectively. The adsorption and desorption studies showed the potential reuse of the COX adsorbent. The thermodynamic parameters of adsorption was determined from the standard free energy ΔadsG°, used to discuss the metal adsorption mechanism in COX and BOX1.
Description: Programa de Pós-Graduação em Química. Departamento de Química, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/10095
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 24/08/2016 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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