Mestrado em Engenharia Química

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Navegando Mestrado em Engenharia Química por Assunto "Adsorção"

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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Estudo da utilização de biomassas lignocelulósicas como adsorventes para a remoção de Rodamina B
    (Universidade Federal de Alfenas, 2019-03-08) Darcie, Leticia Dos Reis; Lopes, Melina Savioli; Andrade, Grazielle Santos Silva; Tovar, Laura Plazas
    A Rodamina B é um corante catiônico muito utilizado nos processos de tingimento devido à sua cor intensa e estável, porém é um produto químico carcinogênico, genotóxico e neurotóxico. A sua remoção de águas residuais é um processo difícil devido a sua degradação lenta e composição complexa. A fim de encontrar um tratamento para remoção eficiente, o presente trabalho teve como objetivo estudar quatro biomassas lignocelulósicas (bagaço de cana-de-açúcar, palha de cana-de-açúcar, pseudocaule de bananeira e serragem de eucalipto) como adsorventes para a remoção do corante Rodamina B de soluções aquosas. As biomassas lignocelulósicas foram utilizadas in natura e caracterizadas por determinação do ponto de carga zero (), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Para a otimização do processo de adsorção da Rodamina B foi realizado um planejamento experimental do tipo Delineamento Composto Central Rotacional para cada biomassa. Foram analisados os efeitos das variáveis granulometria da biomassa, pH da solução de corante e dosagem de biomassa (g de adorvente/mL de solução de corante). De acordo com os resultados obtidos apenas a dosagem de biomassa apresentou efeitos estatisticamente significativos para o processo de adsorção da Rodamina B para as quatro biomassas estudadas. Através da análise de variância ANOVA os modelos obtidos pelas análises estatísticas foram significativos e preditivos, pois apresentaram alto coeficiente de correlação e p-valor inferior ao nível de significância adotado (p<0,05), permitindo gerar as curvas de contorno para análise das regiões ótimas. Para as quatro biomassas estudadas a melhor dosagem de biomassa foi de 0,49%, pois apresentou valores satisfatórios de capacidade de adsorção e porcentagem de remoção da Rodamina B. A granulometria e o pH não foram estatisticamente significativos para o processo. Dentre as quatro biomassas estudadas, a serragem de eucalipto apresentou os maiores valores de capacidade de adsorção e de porcentagem de remoção da Rodamina B. Desta forma, esta biomassa foi selecionada para a realização do estudo cinético, a construção das isotermas e o estudo termodinâmico. De acordo com o estudo cinético, o processo entra em equilíbrio após 420 minutos e os dados se ajustaram ao modelo cinético de Pseudo-segunda ordem. Através da construção das isotermas pôde-se obter o valor da capacidade máxima de adsorção de 37,88 mg.g-1 através do ajuste ao modelo de Sips, que apresentou melhor ajuste. A partir do estudo termodinâmico foi possível obter os valores de variação de Energia de Gibbs que indicaram que o processo de adsorção da Rodamina B utilizando a serragem de eucalipto é espontâneo e que à medida que a temperatura do processo aumenta, a energia de Gibbs diminui, indicando que o aumento da temperatura favorece o processo de adsorção. A variação de Entalpia obtida (38,32 kJ.mol-1) indica que o processo é endotérmico e de quimissorção.
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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Síntese de materiais à base de TiO2, ZnO e SiO2: tratamento de áreas degradadas e efluentes
    (Universidade Federal de Alfenas, 2017-04-27) Gonçalves, Patrícia; Giraldi, Tania Regina; Marques, Rodrigo Fernando Costa; Castro, Cinthia Soares De
    As atividades do setor industrial e minerário são essenciais para o desenvolvimento da sociedade, porém causam diversos impactos ambientais, tais como contaminação de efluentes por corantes e metais tóxicos. A fim de mitigar esses tipos de impactos, o presente trabalho teve como objetivo a síntese dos materiais TiO2, ZnO e SiO2, e seu estudo de viabilidade de aplicação na degradação de corantes por fotocatálise e na remoção de metais por adsorção. Os óxidos foram sintetizados por dois métodos: precursores poliméricos (PP) e sol-gel (SG). Os pós obtidos foram caracterizados por difração de raios X (DRX), análise de área específica por fisissorção de N2 (BET), microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-FEG), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e potencial zeta. O método de síntese não influenciou nas fases cristalinas dos materiais obtidos, visto que ZnO apresentou fase wurtzita, TiO2 anatase e SiO2 apresentou característica amorfa. Os materiais apresentaram baixa área específica, entre 4 e 11 m2/g, exceto SiO2 PP, que se destacou por apresentar área específica, de 226 m²/g. Por MEV-FEG, verificou-se que, para TiO2 e SiO2, maiores tamanhos médio de partícula foram exibidos pela metodologia SG, enquanto que com ZnO, maiores tamanhos de partículas foram obtidos por PP. Por FTIR, constatou-se que todos os óxidos apresentaram seus respectivos grupos químicos referente às ligações M-O, porém apresentaram resíduos orgânicos de síntese. As variações de área específica e tamanho de partículas não se mostraram significantes diante da resposta fotocatalítica desses materiais. Por outro lado, os resíduos de síntese na superfície das partículas justificam os resultados de fotocatálise. Isto porque a degradação de corante Rodamina B foi a mesma para ZnO SG e ZnO PP (88%), e superior para TiO2 SG (90%) em relação ao TiO2 PP (80%). No que diz respeito às características adsortivas dos materiais, as análises de área específica e potencial zeta merecem destaque. Por meio do potencial zeta, verificou-se que o ZnO SG apresentou estabilidade em pH acima de 10 e ZnO PP acima de 9,5; TiO2 SG apresentou estabilidade em pH acima de 6 e TiO2 PP acima de 3; e SiO2 SG apresentou estabilidade acima de 3,5 e SiO2 PP acima de 6. Ensaios de adsorção de íons metálicos de Mn2+ indicaram que ZnO, SiO2 e TiO2 apresentaram potencial adsorvente. Os melhores resultados de adsorção para os óxidos ocorreram em pH 8 e 8,5. SiO2 PP se destacou nos estudos adsorção, o qual apresentou maior adsorção de Mn2+ (Qm de 1,49 mg/g) em 90 min de tempo de contato, pH 8,5 e 5 mg/L de adsorvente. Este material apresentou maior área específica e suspensão estável no referido pH, o que justifica a maior adsorção apresentada em relação aos outros óxidos avaliados neste estudo.
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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Síntese e caracterização de carbono polimérico para remoção de atrazina por adsorção
    (Universidade Federal de Alfenas, 2022-02-03) Oliveira, Cristiane De; Bertholdo, Roberto; Rodrigues, Márcio Barreto; Giraldi, Tânia Regina
    Este trabalho descreve a síntese e caracterização de carbono polimérico obtido a partir da grafitização catalítica de resina fenólica e sua utilização como material adsorvente na remoção de atrazina. Foram obtidas quatro diferentes amostras de materiais de carbono que foram sintetizadas com diferentes níveis de agitação na etapa de mistura do catalisador da grafitização (ferroceno) ao pré polímero. As amostras de carbono foram caracterizadas por Difração de raios-X (DRX), Espectroscopia Raman e também foram caracterizadas quanto a área superficial, tamanho e morfologia de poros por BET. Tanto os resultados de DRX quanto os resultados de Espectroscopia Raman mostraram que as amostras são formadas por uma mistura de carbono grafítico e não grafítico e por uma mistura de óxidos de ferro. Todas as amostras apresentaram elevada área superficial e tamanho médio de poro compatível com o tamanho da molécula de ATZ. Os resultados preliminares de adsorção da ATZ em solução aquosa mostraram que a agitação magnética interfere diretamente no potencial adsortivo das amostras devido à propriedade magnética das mesmas, inviabilizando a utilização deste método de agitação. Não houve diferença significativa na capacidade de adsorção de ATZ quando utilizou-se agitação mecânica e nem quando variou-se o pH do meio. A cinética de adsorção da ATZ seguiu o modelo de pseudossegunda ordem e o modelo de Weber e Morris mostrou que a adsorção ocorre por transferência de massa externa e difusão intrapartícula, corroborando com o modelo cinético ajustado. Com o aumento da temperatura houve um aumento da capacidade de adsorção de ATZ que chegou a 451,6 mg.g-1 na temperatura de 50 ºC. O modelo de isoterma de Langmuir foi o mais adequado para representar os dados experimentais de equilíbrio e o estudo termodinâmico indicou que a adsorção de ATZ no CPAG4 foi espontânea, favorável, do tipo física, endotérmica e controlada entropicamente. A propriedade ferromagnética do material se mostrou um atrativo de grande diferencial que pode facilitar e viabilizar o processo de separação e de reuso do mesmo, além disso, o material estudado apresenta ótimas perspectivas em ser utilizado como adsorvente na remoção de outros contaminantes, tanto catiônicos quanto aniônicos, devido à elevada área superficial e predominância de diferentes cargas variando o pH do meio.