Síntese e aplicação de adsorventes a partir de resíduos agrícolas na remoção de contaminantes emergentes

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Sacht, Samara Oliveira
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: Universidade Federal do Espírito Santo
BR
Mestrado em Engenharia Ambiental
Centro Tecnológico
UFES
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.ufes.br/handle/10/12410
Resumo: Pharmaceutical products are emerging contaminants present in the aquatic environment, especially water supplies, whose presence has become an environmental problem due to their chemical characteristics that may present risks to the environment and health. Conventional sewage and water treatments do not effectively remove these compounds, making it necessary to introduce new removal processes. Adsorption is an advanced treatment with better cost-benefit viability due to the possibility of using waste as precursors for adsorbents. Furthermore, the process does not generate toxic by-products, and has shown good results in removing contaminants. Therefore, in this work the adsorption of two drugs, cephalexin and diclofenac sodium, was evaluated on activated carbons (ACs) from agricultural waste (cocoa, coconut and coffee). Cocoa activated carbon was synthesized through simultaneous carbonization and physical activation (with water vapor) inside a horizontal furnace with a heating ramp from 5.0 °C min-1 to 800.0 °C, with water injection at 200.0 °C and with a residence time of 1 hour at 800.0 °C. The water rate was varied in order to obtain the best charcoal from the process. Coffee activated carbon was produced and supplied by the UFES Carbonous Materials Laboratory. Commercial coconut charcoal from BahiaCarbon was used for comparison. The CAs were characterized by the following techniques: specific surface area, thermogravimetry, x-ray diffraction, infrared, scanning electron microscopy, nuclear magnetic resonance, pH point of zero charge. The characterization results showed that commercial coconut charcoal has fewer inorganic compounds, neutral pHpcz and an organized structure with a greater surface area (ASE 630 m².g-1). Cocoa and coffee charcoals showed impurities related to calcium and potassium oxides and carbonate and basic pHpcz. In the kinetic study of diclofenac and cephalexin in aqueous solution, the best fit was to the pseudo second order model for all adsorbents. As for the balance study, for the removal of cephalexin, all charcoals adjusted to the Langmuir model. As for the contaminant diclofenac, only the adsorption on coffee charcoal was better adjusted to the Freundlich model, while that of coconut and cocoa were better adjusted to the Langmuir model.
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Therefore, in this work the adsorption of two drugs, cephalexin and diclofenac sodium, was evaluated on activated carbons (ACs) from agricultural waste (cocoa, coconut and coffee). Cocoa activated carbon was synthesized through simultaneous carbonization and physical activation (with water vapor) inside a horizontal furnace with a heating ramp from 5.0 °C min-1 to 800.0 °C, with water injection at 200.0 °C and with a residence time of 1 hour at 800.0 °C. The water rate was varied in order to obtain the best charcoal from the process. Coffee activated carbon was produced and supplied by the UFES Carbonous Materials Laboratory. Commercial coconut charcoal from BahiaCarbon was used for comparison. The CAs were characterized by the following techniques: specific surface area, thermogravimetry, x-ray diffraction, infrared, scanning electron microscopy, nuclear magnetic resonance, pH point of zero charge. The characterization results showed that commercial coconut charcoal has fewer inorganic compounds, neutral pHpcz and an organized structure with a greater surface area (ASE 630 m².g-1). Cocoa and coffee charcoals showed impurities related to calcium and potassium oxides and carbonate and basic pHpcz. In the kinetic study of diclofenac and cephalexin in aqueous solution, the best fit was to the pseudo second order model for all adsorbents. As for the balance study, for the removal of cephalexin, all charcoals adjusted to the Langmuir model. As for the contaminant diclofenac, only the adsorption on coffee charcoal was better adjusted to the Freundlich model, while that of coconut and cocoa were better adjusted to the Langmuir model.Os produtos farmacêuticos são contaminantes emergentes presentes no ambiente aquático, em especial águas de abastecimento, cuja presença tem se tornado um problema ambiental devido às suas características químicas poderem apresentar riscos ao meio ambiente e a saúde. Os tratamentos convencionais de esgoto e água não removem efetivamente esses compostos, sendo necessária a inserção de novos processos de remoção. A adsorção é um tratamento avançado com viabilidade de melhor custo-benefício devido possibilidade da utilização de resíduos como precursores de adsorventes, além disso, o processo não gera subprodutos tóxicos, e têm apresentados bons resultados na remoção de contaminantes. Diante disso, neste trabalho a adsorção de dois fármacos, cefalexina e diclofenaco sódico foi avaliada em carvões ativados (CAs) de resíduos agrícolas (cacau, coco e café). O carvão ativado de cacau foi sintetizado por meio da carbonização e ativação física (com vapor de água) simultâneos dentro de um forno horizontal com rampa de aquecimento de 5,0 °C min-1 até 800,0 °C, com injeção de água em 200,0 °C e com tempo de residência de 1 hora em 800,0 °C. A taxa de água foi variada de forma a obter o melhor carvão do processo. O carvão ativado de café foi produzido e fornecido pelo Laboratório de Materiais Cabornosos da UFES. O carvão de coco comercial da BahiaCarbon foi utilizado para comparação. Os CAs foram caracterizados pelas técnicas: área superficial específica, termogravimetria, difração de raios-x, infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, ressonância magnética nuclear, pH ponto de carga zero. Os resultados das caracterizações apresentaram que o carvão de coco comercial possui menos compostos inorgânicos, pHpcz neutro e estrutura organizada de maior área superficial (ASE 630 m².g-1 ). Os carvões de cacau e café apresentaram impurezas relacionadas a óxidos e carbonato de cálcio e potássio e pHpcz básicos. No estudo cinético do diclofenaco e cefalexina em solução aquosa o melhor ajuste foi ao modelo de pseudo segunda ordem para todos os adsorventes. Quanto ao estudo de equilíbrio, para a remoção da cefalexina todos os carvões se ajustaram ao modelo de Langmuir. Já para o contaminante diclofenaco, apenas a adsorção em carvão de café foi melhor ajustada ao modelo de Freundlich, enquanto o de coco e cacau se ajustaram melhor ao modelo de Langmuir.Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Universidade Federal do Espírito SantoBRMestrado em Engenharia AmbientalCentro TecnológicoUFESPrograma de Pós-Graduação em Engenharia AmbientalCoelho, Edumar Ramos Cabralhttps://orcid.org/0000000292205737http://lattes.cnpq.br/2276795519317927https://orcid.org/0000000251925076http://lattes.cnpq.br/1125149558869105Gonçalves, Ricardo Francihttps://orcid.org/0000000220489451http://lattes.cnpq.br/9604327349698525Benetti, Antonio DominguesSacht, Samara Oliveira2024-05-29T20:55:14Z2024-05-29T20:55:14Z2023-09-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisTextapplication/pdfhttp://repositorio.ufes.br/handle/10/12410porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFES2024-10-22T07:57:50Zoai:repositorio.ufes.br:10/12410Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestriufes@ufes.bropendoar:21082024-10-22T07:57:50Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
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