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Title: Adsorção de metais e corantes em celulose modificada com anidrido trimelítico.
Authors: Teodoro, Filipe Simões
metadata.dc.contributor.advisor: Gurgel, Leandro Vinícius Alves
Mageste, Aparecida Barbosa
Keywords: Adsorção
Metais pesados
Corantes
Issue Date: 2015
metadata.dc.contributor.referee: Santos, Igor José Boggione
Gil, Laurent Frédéric
Citation: TEODORO, Filipe Simões. Adsorção de metais e corantes em celulose modificada com anidrido trimelítico. 2015.106 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2015.
Abstract: A contaminação de corpos d’água por efluentes industriais é um problema ambiental crescente que necessita de atenção, não só frente à crise hídrica vivida pelo país, mas também, pela preservação deste bem para as próximas gerações. Dois poluentes importantes presentes nestes efluentes são os metais pesados e os corantes têxteis. Estes poluentes são tóxicos para várias formas de vida e não biodegradáveis, tendem a acumular-se em organismos causando várias doenças e desordens. Dessa forma a remoção destes poluentes dos efluentes industriais se mostra uma preocupação importante. A bioadsorção é um processo de tratamento de águas residuais que tem atraído considerável interesse recentemente na remoção deste tipo de contaminante. Neste trabalho foi preparado um adsorvente a partir da celulose para ser utilizado na remoção de metais tóxicos e corantes de soluções idealmente contaminadas em batelada. A celulose foi modificada quimicamente utilizando o anidrido trimelítico (AT), produzindo um material contendo funções ácido carboxílico em sua estrutura (CAT). A esterificação da celulose (C) foi investigada e otimizada considerando o efeito da quantidade de AT e o tempo de reação além da análise da porcentagem de ganho de massa (pgm) e do número de funções ácidas (nCOOH) introduzidas. As modificações na celulose foram avaliadas pelas técnicas de FTIR, TGA, RMN 13C, PCZ, MEV e análise elementar de C, H e N. Estudos de adsorção em batelada foram realizados empregando os metais cobalto (II), cobre(II) e níquel(II) e os corantes safranina-T e auramina-O. A CAT apresentou capacidade de adsorção máxima (Qmáx) de 0,960, 1,487 e 1,014 mmol.g-1 para Co+2, Cu+2 e Ni+2 e 3,743 e 5,175 mmol.g-1 para safranina-T e auramina-O, respectivamente. Foram avaliados a influência da dosagem de adsorvente, do pH, do tempo de contato e da concentração inicial de adsorvato. Para tentar descrever os sistemas de adsorção foram utilizados os modelos de isoterma de Langmuir, Freundlich, Sips, Redlich- Peterson, Hill-de Boer, Fowler-Guggenheim, um modelo para multicamadas e os modelos cinéticos de pseudo primeira e pseudo segunda ordem. Estudos de dessorção e re-adsorção mostraram a potencialidade de reutilização do adsorvente CAT. Os parâmetros termodinâmicos de adsorção ΔadsH° e ΔadsS° foram determinados com o auxílio da calorimetria de titulação isotérmica (ITC) que juntamente com a energia livre padrão ΔadsG° foram utilizados para discutir o mecanismo de adsorção de metais em CAT.
metadata.dc.description.abstracten: Contamination of water bodies by industrial wastewaters is a growing environmental problem that needs attention, not only for the water crisis faced by the country but also for the preservation of this asset for future generations. Two major pollutants present in these effluents are heavy metals and textile dyes. These pollutants are toxic to many living organisms and not biodegradable, tend to accumulate in organisms causing various diseases and disorders. Thus, the removal of these pollutants from industrial effluents is a major concern. The biosorption is a wastewater treatment method that has attracted substantial interest recently for the removal of such contaminants. An adsorbent was prepared from the cellulose to be used for the removal of toxic metals and dyes from spiked aqueous solutions in batch mode. The cellulose was chemically modified with trimellitic anhydride (TA), yielding a material containing carboxylic acid functions (CAT). The esterification of cellulose (C) was investigated and optimized as a function of AT concentration and reaction time by analyzing the percentage weight gain (pwg) and the amount of acid groups (nCOOH) introduced. Modified cellulose was characterized by FTIR, TGA, 13C NMR, PCZ, SEM and elemental analysis of C, H and N. Batch adsorption studies were performed using salts of copper (II), cobalt (II) and nickel (II) and dyes safranin- T and auramine-O. CAT showed maximum adsorption capacity (Qmax) of 0.960, 1.487 and 1.014 mmol.g-1 for Co+2, Cu+2 and Ni+2 and 3,743 and 5,175 mmol.g-1 for safranin-T and auramine-O, respectively. The influence of the adsorbent dosage, pH, contact time and initial adsorbate concentration on adsorption was evaluated. To describe the adsorption systems isotherms models of Langmuir, Freundlich, Sips, Redlich-Peterson, Hill-de Boer, Fowler- Guggenheim, multilayer model and kinetic models of pseudo-first and pseudo-second order were used. Desorption and readsorption studies showed that the potential reuse of the adsorbent CAT is feasible. Changes in enthalpy (ΔadsH°) and entropy (ΔadsS°) were determined using isothermal titration calorimetry (ITC) technique. These parameters together with changes in free energy (ΔadsG°) were used to discuss the mechanism of metal ions adsorption on CAT.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/6687
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 19/07/2016 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 o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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