Mestrado em Ciência e Engenharia Ambiental

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Navegando Mestrado em Ciência e Engenharia Ambiental por Assunto "Adsorção"

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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Aplicação de modelos cinéticos no processo de biossorção de zinco
    (Universidade Federal de Alfenas, 2021-03-08) Aguiar, Ana Beatriz Soares; Rodriguez, Renata Piacentini; Giraldi, Tânia Regina; Braga, Juliana Kawanishi
    O acúmulo de zinco assim como de diversos outros metais no meio ambiente é prejudicial à natureza e à saúde humana. O zinco presente em altas concentrações no organismo humano pode ser responsável por alterações no funcionamento de órgãos e sistemas. Dentre as principais fontes antropogênicas desse metal, estão as atividades agrícolas e industriais. A adsorção utilizando materiais biológicos como adsorventes (biossorção) tem apresentado resultados satisfatórios para remoção de metais. Dessa forma, a modelagem cinética é essencial para direcionar os estudos de biossorção, uma vez que, o equacionamento e a interpretação dos resultados auxiliam na determinação da taxa de remoção de soluto, na estimativa do mecanismo de adsorção e no dimensionamento de reatores e sistemas de tratamento de efluentes. Diferentes modelos cinéticos de adsorção são descritos na literatura, entre eles, modelo de pseudo primeira ordem, modelo de pseudo segunda ordem, modelo de Weber e Morris e modelo de Elovich, os quais foram utilizados nesse projeto. A metodologia do trabalho foi dividida em duas fases. A primeira baseou-se em um estudo experimental de um sistema de biossorção de zinco avaliando o desempenho de uma biomassa anaeróbia no seu formato granular e em pó e posteriormente a aplicação do estudo cinético sob o sistema. A segunda fase consistiu na aplicação da modelagem cinética em outros sistemas de biossorção de zinco por meio do levantamento de estudos publicados na literatura. Dessa forma, foi possível avaliar diferentes sistema de biossorção de zinco, por meio da aplicação de diferentes modelos cinéticos, assim como a determinação dos parâmetros cinéticos e a identificação do modelo cinético que melhor representou os dados experimentais. Avaliando os parâmetros e o coeficiente de regressão linear (R²), os dados cinéticos foram melhor descritos pelo modelo de pseudo segunda ordem, onde o sistema de biossorção é baseado em reações químicas e a etapa limitante do processo se deve à sorção química.
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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Desenvolvimento de biossorvente a partir de lodo anaeróbio granular para aplicação em sistemas de remoção de fosfato e em sistemas para a remoção de íons metálicos
    (Universidade Federal de Alfenas, 2022-08-29) Silva, Marcos Martins; Rodriguez, Renata Piacentini; Zaiat, Marcelo; Sancinetti, Giselle Patrícia
    A remoção de determinadas classes de poluentes de águas residuárias é ainda um desafio para os projetos de engenharia, como por exemplo, quando o objetivo envolve a remoção de fósforo e de metais. O acúmulo de fósforo no meio ambiente é prejudicial à natureza e às formas de vida aquáticas, sendo as fontes antropogênicas, como as atividades agrícolas e industriais, as principais responsáveis nesse processo. A remoção de fósforo de águas residuárias nos sistemas convencionais de tratamento biológico (lodos ativados ou sistemas anaeróbios) é eficiente, porém, depende de projetos de estações de tratamento de esgoto e/ou efluentes complexas e com custo elevado de operação. Em adição à problemática de acúmulo e remoção de fósforo, estão as águas contaminadas por metais, que quando presentes no meio ambiente acarretam a diversos problemas à natureza e à saúde humana. A adsorção utilizando materiais biológicos como adsorventes (biossorção) tem apresentado resultados satisfatórios para remoção de inúmeros poluentes ambientais, entretanto, poucos trabalhos foram conduzidos utilizando a biossorção para a remoção de fósforo e, no caso de metais, existe ainda uma grande lacuna a respeito de métodos eficientes envolvendo a remoção desse tipo de poluente. Esse trabalho avaliou a biossorção de fósforo e dos metais zinco, níquel e cromo, utilizando pastilhas confeccionadas com lodo anaeróbio granular como biossorventes. A metodologia desse trabalho foi dividida em três fases. A primeira baseou-se na caracterização do lodo anaeróbio granular, desenvolvimento e caracterização da pastilha, e aplicação em sistemas de biossorção de fosfato, zinco, níquel e cromo. A segunda etapa baseou-se na realização de estudos cinéticos e de isotermas de adsorção e a terceira etapa incluiu testes de dessorção do íon fosfato, zinco, níquel e cromo da pastilha. Na caracterização do lodo anaeróbio granular foi observada a alta degradação do mesmo em função da temperatura, com 82,22% de perda de massa em 650°C. A pastilha usada como biossorvente apresentou eficiência entre 70 a 79% na remoção de fosfato para as concentrações 30 a 360 mg/L, em até 144h, e entre 68 e 92,41% para os metais zinco, níquel e cromo após 96h de contato. No caso dos metais, pode-se observar que os valores de eficiência diminuem em função do aumento da concentração de metais na solução aquosa. Mais de um modelo cinético se ajustou aos dados obtidos para a remoção de fosfato o que mostra que o processo de adsorção pode ser controlado por mais de um tipo de mecanismo, para metais, apenas o modelo de pseudo segunda ordem apresentou ajuste satisfatório. Para as isotermas de zinco e níquel, os modelos de ajustes de Langmuir e Freundlich foram bem ajustados, para cromo, o ajuste a tais modelos não ocorreu de maneira satisfatória, porém, o processo de adsorção se mostrou favorável para os 3 metais. O desenvolvimento de pastilhas de lodo anaeróbio granular e sua aplicação em sistemas de biossorção mostrou-se uma rota de interesse ambiental e econômico, com elevadas eficiências de remoção dos poluentes testados.