Desempenho do biocarvão de casca de eucalipto natural e ativado com HNO3 na remoção de elementos potencialmente tóxicos de soluções aquosas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2018
Autor(a) principal: Vanderlei, Marilza Silva, 1985-
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: [s.n.]
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Remediação
Adsorção
Metais pesados
Remediation
Adsorption
Heavy metals
Link de acesso: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1635028
Resumo: Orientador: Ricardo Perobelli Borba
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spelling Desempenho do biocarvão de casca de eucalipto natural e ativado com HNO3 na remoção de elementos potencialmente tóxicos de soluções aquosasPerformance of natural and HNO3-activated eucalyptus biochar in the removal of potentially toxic elements from aqueous solutionsRemediaçãoAdsorçãoMetais pesadosRemediationAdsorptionHeavy metalsOrientador: Ricardo Perobelli BorbaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de GeociênciasResumo: O biocarvão é um material rico em carbono, com elevada capacidade de adsorção de metais em soluções aquosas. Apesar de eficiente seu uso na remediação de sistemas aquosos é raro. Neste trabalho foi avaliada a capacidade de adsorção de elementos potencialmente tóxicos (EPT) (Cd, Cr, Cu e Pb) pelo biocarvão in natura (BC), obtido a partir das cascas de eucalipto por pirolise rápida (4s) à 450-500 ºC em condições controladas de O2, e pelo biocarvão in natura ativado com HNO3 (BCHNO3). Os experimentos de adsorção em batelada dos EPT pelo BC e BCHNO3 foram realizados com soluções monometálicas com pH's iniciais 4 e 5. O BC e o BCHNO3 apresentaram as seguintes caractisticas físico-químicas: capacidade de troca catiônica (CTC) 445 e 604 mmolc/kg, área superficial especifica (ASE) 2,8 e 7,6 m2/g, pH 7,9 e 3,2, teores de cinzas (%) 12,5 e 6,3, respectivamente. As capacidades máximas de adsorção (b) obtidas pelo modelo de Langmuir do Cd, Cu e Pb no BC em pH4 variaram entre 0,30-0,40 mmol/g, enquanto a do Cr foi de 0,29 mmol/g. A ordem decrescente de b encontrada foi: Cd>Cu>Pb>Cr. Na solução de metais com pH 5 houve o aumento de b do Cr (0,77 mmol/g) e do Pb (0,47 mmol/g) enquanto o Cd e o Cu apresentaram diminuições em seus valores de b, 0,23 e 0,36 mmol/g respectivamente. A seuquencia de b em pH 5 é Cr>Pb>Cu>Cd. No BCHNO3, os valores de b dos EPT foram inferiores àquelas determinadas no BC natural, oscilando para Cd, Cu e Pb entre 0,09-0,16 mmol/g. Em relação à variação do pH das soluções, os valores de b na solução com o pH 5 foram maiores para o Cu, Cr e Pb em relação aos valores das soluções com pH 4. Houve uma pequena diminuição da capacidade de adsorção de Cd para o BCHNO3 com o aumento do pH. As ordens decrescentes de b foram em pH 4 Cu>Cd=Pb>Cr e em pH5 Cr>Cu>Pb>Cd. Com a eliminação das cinzas solúveis em água em virtude da ativação ácida é provável que as adsorções tenham ocorrido apenas nos grupos funcionais. Desse modo as sequencias de intensidade de adsorção podem representar as diferentes afinidades dos grupos funcionais do BCHNO3 pelos íons nas sequências apresentadas. A ativação do BC com HNO3 elevou a ASE e a CTC e reduziu as cinzas e a alcalinidade do BCHNO3. Mesmo com maior disponibilidade de grupos funcionais o BCHNO3 teve um desempenho inferior ao BC na adsorção dos ETP em experimentos com pH não tamponado. A alcalinidade do BC foi mais importante na adsorção dos EPT, em virtude do maior pH de equilíbrio das soluções, favorecendo a formação de cargas superficiais negativas em seus grupos funcionais e a precipitação de sais insolúveis dos ETP, do que o aumento da disponibilidade dos grupos funcionais promovidas pela ativação do BC com HNO3Abstract: Biochar is a carbon-rich material with high adsorption capacity of metals in aqueous solutions. Although its use in remediation of aqueous systems is efficient, it is rare. This work evaluated the adsorption capacity of potentially toxic elements (PTE) (Cd, Cr, Cu and Pb) by biochar (BC) in natura, obtained from the eucalyptus bark by rapid pyrolysis (4s) at 450-500 ºC, under controlled conditions of O2, and by the in BC activated with HNO3 (BCHNO3). The batch adsorption experiments of the PTE by BC and BCHNO3 were carried out with monometallic solutions with initial pHs 4 and 5. BC and BCHNO3 presented the following physicochemical characteristics: cation exchange capacity (CEC) 445 and 604 mmolc/kg, specific surface area (SSA) 2.8 and 7.6 m2/g, pH 7.9 and 3.2, ash contents (%) 12.5 and 6.3, respectively. The maximum adsorption capacities obtained (b) by the Langmuir model of Cd, Cu and Pb in the BC at pH4 ranged from 0,30-0,40 mmol/g, while that of Cr was 0.29 mmol/g. The decreasing order of b found was: Cd> Cu> Pb> Cr. In the solution of metals with pH 5 there was an increase of b of Cr (0,77 mmol/g) and Pb (0.47 mmol/g) while Cd and Cu showed decreases in their values of b, 0.23 and 0.36 mmol/g respectively. Thus, at pH 5 the order of b is Cr> Pb> Cu> Cd. In BCHNO3, the values of b of the PTE were lower than those determined in the natural BC, fluctuating for Cd, Cu and Pb between 0.09-0.16 mmol/g. About the pH variation of the solutions, the values of b in the solution with pH 5 were higher for Cu, Cr and Pb in comparison with the values of solutions with pH 4. There was a small decrease in the adsorption capacity of Cd for the BCHNO3 with increasing pH. With the elimination of the water-soluble ashes due to the acid activation, it is probable that the adsorption occurred only in the functional groups. Thus the adsorption intensity sequences may represent the different affinities of the functional groups of the BCHNO3 by the ions in the presented sequences. Activation of BC with HNO3 elevated SSA and CEC and reduced the ash and alkalinity of BCHNO3. Even with the higher availability of functional groups, BCHNO3 had a lower performance than BC in the adsorption of PTE in experiments with non-buffered pH. The alkalinity of the BC was more important in the adsorption of the PTE, due to the higher equilibrium pH of the solutions, favoring the formation of negative surface charges in its functional groups and the precipitation of insoluble salts of the PTE, than the increase in the availability of the groups functionals promoted by BC activation with HNO3MestradoGeologia e Recursos NaturaisMestra em GeociênciasFAPESP2012/02619-5[s.n.]Borba, Ricardo Perobelli, 1963-Ribeirinho, Victor SanchesAchneider, JerusaUniversidade Estadual de Campinas. Instituto de GeociênciasPrograma de Pós-Graduação em GeociênciasUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASVanderlei, Marilza Silva, 1985-20182018-10-10T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (84 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1635028VANDERLEI, Marilza Silva. Desempenho do biocarvão de casca de eucalipto natural e ativado com HNO3 na remoção de elementos potencialmente tóxicos de soluções aquosas. 2018. 1 recurso online (84 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1635028. Acesso em: 26 abr. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1063167Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2019-01-30T10:12:03Zoai::1063167Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2019-01-30T10:12:03Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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