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Title: Adsorção de cátions metálicos e oxiânions em solução aquosa usando novos materiais bifuncionalizados a partir da celulose e da quitosana.
Authors: Almeida, Francine Tatiane Rezende de
metadata.dc.contributor.advisor: Gil, Laurent Frédéric
Keywords: Adsorção
Cátions
Celulose
Quitosana
Issue Date: 2014
Citation: ALMEIDA, Francine Tatiane Rezende de. Adsorção de cátions metálicos e oxiânions em solução aquosa usando novos materiais bifuncionalizados a partir da celulose e da quitosana. 2014. 124 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2014.
Abstract: A poluição dos recursos hídricos principalmente por ações antropogênicas vem exigindo, cada vez mais, alternativas eficazes e de baixo custo para a adequação de determinado efluente às normas de descarte vigentes. Este trabalho descreve a síntese de dois materiais bifuncionalizados inéditos, a partir da celulose e da quitosana, para adsorção de cátions metálicos e oxiânions em solução aquosa, visando à aplicação na descontaminação de recursos hídricos e efluentes industriais. A celulose foi mercerizada, succinilada e, por fim, modificada com cloreto de colina, após a formação do anidrido interno utilizando anidrido acético para a obtenção do material bifuncionalizado CM3. Já a quitosana teve seus grupamentos amina metilados e posteriormente foi modificada com dianidrido do EDTA, formando o material Q2. Os adsorventes foram caracterizados por análise elementar (CHN), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ressonância magnética nuclear de carbono 13 (RMN 13C) e ponto de carga zero (pHPCZ) . As capacidades de adsorção do material CM3 em relação ao cátion Cu(II) e ao oxiânion Cr(VI) e as capacidades de adsorção do material Q2 em relação aos cátions Co(II), Cu(II) e Ni(II) e ao oxiânion Cr(VI) foram avaliadas. A cinética e a isoterma de adsorção foram estudadas para cada sistema adsorvente-adsorvato. Os dados cinéticos obtidos experimentalmente foram modelados por regressão não linear empregando o modelo cinético de pseudo-ordem n e por regressão linear e não linear empregando os modelos de pseudoprimeira ordem e pseudossegunda ordem. Os dados experimentais referentes às isotermas foram modelados empregando as isotermas de Langmuir, de Freundlich e de Sips. Os resultados do modelamento mostraram que a regressão não linear foi mais adequada ao ajuste dos modelos supracitados aos dados experimentais e, também, para estimar os parâmetros de cada modelo. As capacidades de adsorção do material CM3 foram de 17,7mg/g para adsorção de Cu(II) e 61,7mg/g para adsorção de Cr(VI). As capacidades de adsorção do material Q2 foram 41,2mg/g para Co(II); 71,5mg/g para Cu(II); 42,5mg/g para Ni(II) e 98,3mg/g para Cr(VI).
metadata.dc.description.abstracten: The increasing pollution of water resources mainly by human activities has required effective and low costs alternatives for the specific effluent fitting to the levels demanded by the legislation. This study describes the synthesis of two new bifunctionalized materials, from cellulose and chitosan, to adsorb metallic cations and oxyanions in aqueous solution, for application in the decontamination of water bodies and effluents from industries. The cellulose was mercerized and then succinylated. Cellulose succinate was modified with acetic anhydride groups to produce internal anhydride functional groups. Finally, these anhydride groups were reacted with choline chloride to abtain CM3 material. The amine groups from chitosan at C-2 were methylated and hydroxyl groups at C-3 and C-6 were reacted with EDTA dianhydride to obtain Q2 material. The adsorbents were characterized by elemental analysis (CHN), infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR), 13 carbon nuclear magnetic resonance (13C NMR) and point of zero charge (pHPCZ). The adsorption capacity of CM3 material for Cu(II) in the cation form, and Cr(VI) in the oxyanion form and the adsorption capacity of Q2 material for Co(II), Cu(II) and Ni(II) the cationic form, and Cr(VI) oxyanion form were evaluated. The adsorption kinetics and isotherms were studied for each adsorbent-adsorbate system; and the experimental data was fitted by non-linear regression of the pseudo-nth-order kinetic model and by linear and non-linear regression of the pseudo-first and the pseudo-second order kinetics models. Equilibrium data were fitted by the Langmuir, Freundlich and Sips isotherm models. Results showed that the experimental data were better fitted by non-linear regression than linear one. The adsorption capacity of the CM3 material was 17.7 mg/g for Cu(II) and 61.7mg/g for Cr(VI). The adsorption capacity of the Q2 material was 41.2 mg/g for Co(II); 71.5 mg/g for Cu(II); 42.5 mg/g for Ni(II) and 98.3 mg/g for Cr(VI).
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/4531
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo autor, 02/03/2015, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 3.0, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta.
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