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Title: Estudo da adsorção de Cd(II) e Ni(II) em biocarvões produzidos a partir de casca de café.
Other Titles: Study of adsorption of Cd(II) and Ni(II) on biochars produced from coffee husk.
Authors: Najera Navarro, Keirom Osmany
metadata.dc.contributor.advisor: Ferreira, Gabriel Max Dias
Ferreira, Guilherme Max Dias
Keywords: Íons metálicos
Café
Adsorção
Issue Date: 2021
metadata.dc.contributor.referee: Ferreira, Gabriel Max Dias
Moreira, Renata Pereira Lopes
Gil, Laurent Frédéric
Citation: NAJERA NAVARRO, Keirom Osmany. Estudo da adsorção de Cd(II) e Ni(II) em biocarvões produzidos a partir de casca de café. 2021. 69 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2021.
Abstract: As intensas atividades antropogênicas, especialmente aquelas associadas aos processos de mineração, têm intensificado os problemas com relação à presença de metais tóxicos no ambiente. Nesse contexto, a adsorção utilizando biocarvões tem sido proposta como tecnologia inovadora para a remoção desses contaminantes de diferentes matrizes ambientais. Neste trabalho foi estudada a adsorção de íons Cd(II) e Ni(II) em biocarvões produzidos a partir de casca de café em temperaturas finais de pirólise de 400, 500, 750 e 900 °C, designados BC400, BC500, BC750 e BC900, respectivamente. Os biocarvões foram caracterizados por meio de análises de ponto de carga zero (PCZ), FTIR, área superficial específica e número de grupos ácidos e básicos. As propriedades dos biocarvões foram relacionadas com suas capacidades de adsorção para os íons avaliados. Os efeitos da temperatura de pirólise, do pH da solução e da concentração inicial de adsorvato sobre a quantidade de íons metálicos adsorvida foram investigados. Isotermas de adsorção foram analisadas usando os modelos de Langmuir, Freundlich e Dubinin-Radushkevich. O aumento da temperatura de pirólise do biocarvão levou a um aumento na sua área superficial específica e promoveu a perda de grupos funcionais ácidos e básicos na sua superfície. Análise de FTIR indicou a presença de grupos –OH, –COOH e –SO3H na superfície da casca de café in natura, bem como uma perda crescente desses grupos nos biocarvões com o aumento da temperatura de pirólise. Biocarvões com temperaturas de pirólise menores e pH da solução mais elevado promoveram maiores quantidades adsorvidas dos metais, associado principalmente à interações eletrostáticas atrativas entre sítios de carga negativa na superfície do biocarvão e os metais de carga positiva. As quantidades máximas de adsorção foram obtidas para o BC400 em pH 5,0, com quantidades adsorvidas de 33,03 e 25,48 mg/g para Cd(II) e Ni(II), respectivamente. O modelo de Freundlich se ajustou melhor à maioria das isotermas, sugerindo quem os sítios de adsorção na superfície dos biocarvões são distintos. Além de enfatizar o potencial de biocarvões de casca de café como potenciais adsorventes para a remoção de metais de matrizes aquosas, nossos resultados alimentam uma base de dados importantes para compreensão do VI comportamento de adsorção de solutos diversos sobre biocarvões, os quais fundamentam a aplicação destes materiais em diferentes áreas.
metadata.dc.description.abstracten: The intense anthropogenic activities, especially those associated with mining processes, have intensified the problems related to the presence of toxic metals in the environment. In this context, adsorption using biochars has been shown as an innovative technology for the removal of those contaminants from different environmental matrices. In this work was studied the adsorption of Cd(II) and Ni II) on biochars produced from coffee husk at pyrolysis temperatures of 400, 500, 750, and 900 ° C, named as BC400, BC500, BC750, and BC900, respectively. The biochars were characterized by means of analysis of point of charge zero (PCZ), FTIR, specific surface area, and number of acidic and basic groups and the properties of the adsorbents were related to their adsorption capacities for the evaluated metal ions. The effects of pyrolysis temperature, pH of the solution, and initial concentration of adsorbate on the quantity of metal ion adsorbed were investigated. The adsorption isotherms were analyzed using the Langmuir, Freundlich, and Dubinin-Radushkevich models. The pyrolysis temperature increase of the biochar led to an increase in its specific surface area and promoted the loss of acidic and basic functional groups on the surface of the adsorbent. Results of FTIR indicated the presence of –OH, –COOH, and –SO3H groups on the surface of the coffee husk in nature, as well as the loss of these groups as the pyrolysis temperature increased. A decrease in the temperature of the pyrolysis of the biochar and the increase of the pH of the solution promoted an increase in the adsorbed amount of both metals, which was mainly associated with the presence of attractive electrostatic interactions between negatively charged functional groups on the surface of the biochars and positively charged metal ions. The maximum adsorption amounts were obtained for BC400 at pH 5.0, with values of 33.03 e 25.48 mg/g for Cd(II) and Ni(II), respectively. The Freundlich model presented the best fit to the most of the isotherms, suggesting that the adsorption sites on the biochars surface are different. Besides emphasizing the potential of coffee husk biochars as adsorbent potentials for the removal of metal ions from aqueous matrices, our results feed a base of fundamental data to understanding the adsorption behavior of various solutes on biochars, which is essential to the application of these materials in different areas.
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/jspui/handle/123456789/13843
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 20/09/2021 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 a adaptação.
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