Nanotubos de carbono como nanoadsorventes na remoção de corantes sintéticos de soluções aquosos : um estudo experimental e teórico

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Machado, Fernando Machado
• Orientador(a): Bergmann, Carlos Perez
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Indústria têxtil; Carvão ativado; Nanotubos de carbono; Corantes; Adsorção
• Palavras-chave em Inglês: Carbon nanotubes; Activated carbon; Adsorption; Nonlinear isotherm fitting; Reactive red M-2BE; Reactive blue 4; Ab initio calculations; Density functional theory
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/49309

Este trabalho teve como objetivo investigar a adsorção de corantes têxteis (Vermelho Reativo 194 e Azul de Prociona MX-R) em nanotubos de carbono (NTC) em meio aquoso. Para tanto, empregou-se nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM) e carvão ativo (CA) em pó, ambos comerciais, na remoção do corante têxtil Vermelho Reativo 194 e nanotubos de carbono de parede simples (NTCPS) e NTCPM na remoção do corante têxtil Azul de Prociona MX-R. Os NTCPS foram sintetizados utilizando a técnica de deposição química de vapor catalisada. Os adsorventes foram caracterizados por espectroscopia no infravermelho e Raman, isotermas de adsorção/dessorção de N2 e microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. Os efeitos do pH, tempo de agitação e da temperatura na capacidade de adsorção foram investigados. O tempo de contato para obter equilíbrio a 298 K foi fixado em uma hora para o caso onde foi empregado o corante Vermelho Reativo 194 e três horas para o caso onde foi empregado o Azul de Prociona MX-R. A região de pH ácido (pH 2,0) foi favorável para as adsorções de ambos corantes. A energia de ativação do processo de adsorção foi avaliada nas temperaturas entre 298-323 K para os NTCPM e CA, na adsorção do corante Vermelho Reativo 194. O modelo cinético de ordem fracionária de Avrami foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais do corante Vermelho Reativo 194 em comparação com os modelos cinéticos de adsorção de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. Por outro lado, o modelo cinético de ordem geral foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais do corante Azul de Prociano MX-R, em comparação aos modelos de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. Tanto para o corante Vermelho Reativo 194, quanto para o corante Azul de Prociona MX-R, os dados de equilíbrio obedeceram ao modelo de isoterma de Liu. O cálculo dos parâmetros termodinâmicos de adsorção indicou que a adsorção de ambos ocorre de forma endotérmica, espontânea e favorável para todas as temperaturas investigadas. Adicionalmente, a magnitude da entalpia indica que a adsorção para os dois corantes se dá através de interação eletrostática. Isso pode ser confirmado por cálculos ab initio, baseados na teoria do funcional da densidade, implementados no código SIESTA, para a adsorção do Azul de Prociona MX-R e um NTCPS (8,0).