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Title: Adsorção dos corantes Auramina-O e Safranina-T em bagaço de cana carboxilado : estudos em sistemas mono- e bicomponente em batelada.
Authors: Fideles, Renata Aparecida
metadata.dc.contributor.advisor: Gurgel, Leandro Vinícius Alves
Keywords: Adsorção
Bagaço de cana-de-açúcar
Dessorção
Issue Date: 2017
metadata.dc.contributor.referee: Gurgel, Leandro Vinícius Alves
Ferreira, Guilherme Max Dias
Gil, Laurent Frédéric
Citation: FIDELES, Renata Aparecida. Adsorção dos corantes Auramina-O e Safranina-T em bagaço de cana carboxilado : estudos em sistemas mono- e bicomponente em batelada. 2017. 122 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2017.
Abstract: As indústrias têxteis são as grandes responsáveis pelo lançamento de efluentes contendo corantes em corpos d’água, os quais contribuem para o desequilíbrio ambiental, além de serem nocivos à saúde humana. Logo, faz-se necessário o estudo de métodos que sejam capazes de remover corantes de efluentes. Diante da busca por métodos de remoção de corantes, aqueles baseados em fontes renováveis têm despertado um grande interesse científico. Os materiais lignocelulósicos são alguns dos biomateriais mais estudados, os quais permitem introduzir em suas superfícies uma diversidade de grupos funcionais, obtendo-se materiais de baixo custo com elevada capacidade de adsorção em meio aquoso. Neste trabalho foi sintetizado, a partir do bagaço de cana-de-açúcar, um adsorvente para ser utilizado na remoção de corantes de soluções sinteticamente contaminadas, por processo de adsorção em batelada. A modificação química do bagaço de cana foi realizada utilizando o anidrido trimelítico (AT), sendo obtido um novo material contendo grupos carboxílicos introduzidos em sua estrutura (BAT). O material modificado foi caracterizado pelo ganho de massa, quantidade de grupos funcionais introduzidos no material (nCOOH) e ponto de carga zero (PCZ), além das técnicas de FTIR, MEV, EDX, BET e análise elementar de C, H e N. Para os estudos de adsorção em sistemas mono- e bicomponente, utilizaram-se os corantes básicos modelo Auramina-O (AO) e Safranina-T (ST). Foram avaliados no processo de adsorção a influência da dosagem de BAT, velocidade de rotação, pH da solução, tempo (cinética) e concentração inicial de AO e ST (isoterma). A adsorção foi estudada nos valores de pH 4,5 e 7,0. A capacidade de adsorção máxima (Qmáx) obtida em sistema monocomponente em valor de pH 4,5 para AO foi 0,985 mmol g-1 e em valor de pH 7,0 foi 1,119 mmol g-1, enquanto para ST em valor de pH 4,5 foi 0,660 mmol g-1 e em valor de pH 7,0 foi 1,322 mmol g-1. Em sistema bicomponente, em valor de pH 4,5, os valores de Qmáx foram 0,373 mmol g-1 para AO e 0,476 mmol g-1 para ST e em valor de pH 7,0 foram 0,752 mmol g-1 para AO e 1,160 mmol g-1 para ST. Os modelos de isoterma utilizados para avaliar os dados de equilíbrio em sistemas monocomponente foram o de Langmuir, Sips, Redlich-Peterson, Dubinin-Radushkevich, Hill-de Boer, Fowler-Guggenheim, enquanto a Teoria da Solução Adsorvida Real (RAST) foi usada para avaliar os dados de equilíbrio em sistemas bicomponente. Os modelos de cinética de pseudo primeira ordem, pseudo segunda ordem e Elovich foram utilizados para modelar os dados de cinética em sistemas monocomponente, enquanto o modelo de Corsel foi usado para modelar o sistema bicomponente. A afinidade dos sítios de adsorção pelos corantes foi analisada usando o modelo de Scatchard. As variações na entalpia de adsorção (ΔadsH°) foram medidas por meio da técnica da calorimetria de titulação isotérmica (ITC) para os sistemas monocomponente em valores de pH 4,5 e 7,0. Esses valores foram usados juntamente com os valores de variação na energia livre de adsorção (ΔadsG°) para se obter as variações na entropia de adsorção (ΔadsS°) para um melhor entendimento da interação entre os corantes AO e ST e BAT. Estudos de dessorção e re-adsorção foram realizados e o adsorvente BAT apresentou um grande potencial para ser empregado em mais de um ciclo de adsorção.
metadata.dc.description.abstracten: Textile industries are largely responsible for the release of synthetic dyes into water bodies, which contribute to environmental imbalance. In addition, dyes are harmful to the health of animals and humans. Therefore, it is necessary to study methods capable of removing synthetic dyes from the effluents. In the search for methods to remove synthetic dyes from effluents, materials derived from renewable macromolecules have attracted a great scientific interest. The lignocellulose materials are some of the most studied biomaterials, which allow to introduce in their surfaces a great variety of functional chelating groups. This also allows the obtaining new materials with a lower cost and a high adsorption capacity for removal of pollutants from liquid phase. In this study, an adsorbent material (BAT) was synthesized from the sugarcane bagasse to be used in the removal of dyes from spiked aqueous solutions in batch adsorption process. The chemical modification of sugarcane bagasse (BC) was carried out using the trimellitic anhydride (AT), which allows the introduction of carboxylic acid groups on the surface of BC. The adsorbent BAT was characterized by weight gain, amount of carboxylic acid groups (nCOOH), point of zero charge (PZC), infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and elemental analysis (C, H and N). Surface area and porosity were determined by BET and BJH methods. Auramine-O and Safranin-T were chosen as model basic dyes for adsorption studies in mono- and bicomponent systems at pH values of 4.5 and 7.0. The influence of BAT dosage, agitation speed, solution pH, contact time and initial dye concentration on the adsorption capacity of BAT was evaluated. The maximum adsorption capacities (Qmax) obtained in monocomponent system at pH 4.5 and 7.0 were 0.985 and 1.119 mmol g-1 for AO and 0.660 and 1.322 mmol g- 1 for ST, respectively. In addition, Qmax in bicomponent system at pH 4.5 were 0.373 and 0.476 mmol g-1 for AO and ST and at pH 7.0 were 0.752 and 1.160 mmol g-1 for AO and ST, respectively. The isotherm models used to evaluate the equilibrium data in monocomponent system were the models of Langmuir, Sips, Redlich-Peterson, Dubinin-Radushkevich, Hill-de Boer, Fowler-Guggenheim, while Real Adsorbed Solution Theory (RAST) was used to model the equilibrium data in bicomponent system. The kinetic models of pseudo-first- and pseudo-second-order and Elovich were used to evaluate the kinetic data in monocomponent system, while the Corsel model was used to model the bicomponent data. The affinity of the adsorption sites of BAT for both dyes was evaluated using the Scatchard plot. The changes in adsorption enthalpy (ΔadsH°) were measured by isothermal titration calorimetry (ITC) only for monocomponent systems at pH 4.5 and 7.0. The values of ΔadsH° together with changes in adsorption free energy (ΔadsG°) were used to obtain the changes in adsorption entropy (ΔadsS°) in order to clarify the magnitude of interaction between AO and ST dyes and adsorption sites of BAT. Desorption and re-adsorption studies were performed and the adsorbent BAT exhibited a great potential to be used in more than one adsorption cycle.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/9443
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo autor, 30/01/2018, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0, 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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