Remoção de P-Nitrofenol por processos adsortivos utilizando carvão ativado produzido a partir de subprodutos agroindustriais (caroço de pêssego e coroa de abacaxi)

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Silva, Davison José Bezerra de 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 da Fronteira Sul
Brasil
Campus Erechim
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental
UFFS
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: https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/3960
Resumo: The p-nitrophenol is a toxic contaminant present in wastewater and effluents from several industrial sectors. Even at low concentrations, its presence is an obstacle to the reuse of water in other processes and the release of effluents containing p-nitrophenol affects human health and biota in a harmful way. Given the above, this study aimed to evaluate the removal of p-nitrophenol present in synthetic effluent through adsorptive processes using activated carbon produced from agro-industrial underproducts of peach stones (prunus persica) and pineapple crown (ananas comosus). Activated carbon production yields (72.03% for peach stones and 61.24% for pineapple crown) were calculated and their characterizations were performed. The activated carbon were considered to have a relevant surface area (912.31 and 857.92 m2.g-1, respectively for activated carbon of peach stones and pineapple crown), being considered mesoporous. Preliminary experimental tests on the adsorptive processes in question resulted in greater adsorptive capacities in the acidic pH range (2 to 6). The adsorption was considered fast and favorable, occurring mainly in the first 20 minutes and for the study of the initial concentration of the adsorbent (C0 = 1.0 g.L-1) good values of adsorptive capacity were obtained (88.4 and 83.9 mg.g-1) and removal percentage equally high 88.4% and 83.9% for peach stones and pineapple crown coals, respectively. A factorial design 24 was carried out for each adsorbent in order to evaluate the influences of the variables calcination temperature used during the production of activated carbon (350, 450 and 550 ºC), granulometry of the adsorbent (<0.6; 0.6 to 0 , 8 and 0.8 to 1.0. Mm), stirring speed (0; 75 and 150 rpm) and temperature of the experiment (10; 20 and 30 ºC), aiming to optimize the adsorption and find the best parameters of the process. For the initial concentration of the contaminant equal to 100 mg.L-1, the highest adsorptive capacities were 97.65 mg.g-1 (peach stones activated carbon) and 93.15 mg.L-1 (pineapple crown activated carbon) obtained at granulometry levels <0.6 mm, stirring at 150 rpm, calcined at 550 ºC and at the temperature of the experiment equal to 30 ºC for peach stones coal and 10 ºC for pineapple crown coal. The adsorption kinetics revealed that, for the two coals studied, the pseudo-second order model is the one that best fits the experimental data and for the intraparticle diffusion model the stage that limits the adsorptive process is the instantaneous initial stage. The study of equilibrium and adsorption isotherms presented the Freundlich model as the one that best fits the experimental data for the adsorbents in question, referring to the heterogeneous nature of the coals surface. Desorption tests revealed low rates and rates of recovery of the contaminant requiring more comprehensive studies and optimizations. In general, the activated carbon produced showed good adsorptive capacity and good efficiency in removing p-nitrophenol from synthetic effluents. Future studies and the continuity of the investigative steps may frame the industrial use of the activated carbon produced.
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The activated carbon were considered to have a relevant surface area (912.31 and 857.92 m2.g-1, respectively for activated carbon of peach stones and pineapple crown), being considered mesoporous. Preliminary experimental tests on the adsorptive processes in question resulted in greater adsorptive capacities in the acidic pH range (2 to 6). The adsorption was considered fast and favorable, occurring mainly in the first 20 minutes and for the study of the initial concentration of the adsorbent (C0 = 1.0 g.L-1) good values of adsorptive capacity were obtained (88.4 and 83.9 mg.g-1) and removal percentage equally high 88.4% and 83.9% for peach stones and pineapple crown coals, respectively. A factorial design 24 was carried out for each adsorbent in order to evaluate the influences of the variables calcination temperature used during the production of activated carbon (350, 450 and 550 ºC), granulometry of the adsorbent (<0.6; 0.6 to 0 , 8 and 0.8 to 1.0. Mm), stirring speed (0; 75 and 150 rpm) and temperature of the experiment (10; 20 and 30 ºC), aiming to optimize the adsorption and find the best parameters of the process. For the initial concentration of the contaminant equal to 100 mg.L-1, the highest adsorptive capacities were 97.65 mg.g-1 (peach stones activated carbon) and 93.15 mg.L-1 (pineapple crown activated carbon) obtained at granulometry levels <0.6 mm, stirring at 150 rpm, calcined at 550 ºC and at the temperature of the experiment equal to 30 ºC for peach stones coal and 10 ºC for pineapple crown coal. The adsorption kinetics revealed that, for the two coals studied, the pseudo-second order model is the one that best fits the experimental data and for the intraparticle diffusion model the stage that limits the adsorptive process is the instantaneous initial stage. The study of equilibrium and adsorption isotherms presented the Freundlich model as the one that best fits the experimental data for the adsorbents in question, referring to the heterogeneous nature of the coals surface. Desorption tests revealed low rates and rates of recovery of the contaminant requiring more comprehensive studies and optimizations. In general, the activated carbon produced showed good adsorptive capacity and good efficiency in removing p-nitrophenol from synthetic effluents. Future studies and the continuity of the investigative steps may frame the industrial use of the activated carbon produced.O p-nitrofenol é um contaminante tóxico presente em águas residuárias e efluentes de diversos setores industriais. Mesmo em concentrações baixas, a sua presença é um obstáculo para reuso da água em outros processos e, o lançamento de efluentes contendo p-nitrofenol afeta a saúde humana e a biota de forma nociva. Diante do exposto, este trabalho teve como objetivo avaliar a remoção de p-nitrofenol presente em efluente sintético através de processos adsortivos utilizando carvões ativados produzidos a partir dos subprodutos agroindustriais caroço de pêssego (prunus pérsica) e coroa de abacaxi (ananas comosus). Foram calculados os rendimentos da produção dos carvões (72,03% para a caroço de pêssego e 61,24% para a coroa de abacaxi) e realizadas as caracterizações dos mesmos. Os carvões apresentaram boa área superficial (912,31 e 857,92 m2.g-1, respectivamente para os carvões ativados de caroço de pêssego e de coroa de abacaxi) e, após caracterização, foram considerados microporosos. Ensaios experimentais preliminares resultaram em maiores capacidades adsortivas na faixa ácida de pH (2 à 6). A adsorção foi considerada rápida e favorável, ocorrendo, majoritariamente, nos primeiros 20 minutos e para o estudo da concentração inicial do adsorvente (C0= 1,0 g.L-1) foram obtidos bons valores de capacidade adsortiva (88,4 e 83,9 mg.g-1) e porcentagem de remoção igualmente altas 88,4% e 83,9% para os carvões de caroço de pêssego e de coroa de abacaxi, respectivamente. Um planejamento fatorial 24 foi realizado para cada adsorvente a fim de avaliar as influências das variáveis temperatura de calcinação utilizada durante a produção do carvão ativado (350, 450 e 550 ºC), granulometria do adsorvente (<0,6; 0,6 à 0,8 e 0,8 à 1,0. mm), velocidade de agitação (0; 75 e 150 rpm) e temperatura de realização do experimento (10; 20 e 30 ºC), objetivando otimizar as adsorções e encontrar os melhores parâmetros do processo. Para concentração inicial do contaminante igual à 100 mg.L-1 as maiores capacidades adsortivas foram 97,65 mg.g-1 (carvão ativado de caroço de pêssego) e 93,15 mg.L-1 (carvão ativado de coroa de abacaxi) obtidas nos níveis de granulometria < 0,6 mm, agitação de 150 rpm, calcinados à 550 ºC e na temperatura de realização do experimento igual à 30 ºC para o carvão de caroço de pêssego e 10 ºC para o carvão e de coroa de abacaxi. A cinética de adsorção revelou que, para os dois carvões estudados, o modelo de pseudo-segunda ordem é o que mais se ajusta aos dados experimentais e pelo modelo de difusão intrapartícula a etapa que limita o processo adsortivo é a etapa inicial instantânea. O estudo de equilíbrio e isotermas de adsorção apresentou o modelo de Freundlich como sendo o que mais se ajusta aos dados experimentais para os adsorventes em questão, remetendo a natureza heterogênea da superfície dos carvões. Os ensaios de dessorção revelaram baixos índices e taxas de recuperação do contaminante necessitando de estudos mais abrangentes e otimizações. De modo geral, os carvões ativados produzidos apresentaram boa capacidade adsortiva e boa eficiência na remoção de p-nitrofenol dos efluentes sintéticos. Estudos futuros e a continuidade das etapas investigativas podem enquadrar a utilização industrial dos carvões ativados produzidos.Universidade Federal da Fronteira SulBrasilCampus ErechimPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia AmbientalUFFSPasquali, Gean Delise LealDervanoski, AdrianaMoreira, Regina de Fátima Peralta MunizDalla Rosa, ClarissaSilva, Davison José Bezerra de Oliveira20202021-04-07T17:47:56Z20202021-04-07T17:47:56Z2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/3960porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFFS (Repositório Digital da UFFS)instname:Universidade Federal Fronteira do Sul (UFFS)instacron:UFFS2023-03-08T12:46:20Zoai:rd.uffs.edu.br:prefix/3960Repositório InstitucionalPUBhttps://rd.uffs.edu.br/oai/requestfranciele.cruz@uffs.edu.bropendoar:39242023-03-08T12:46:20Repositório Institucional da UFFS (Repositório Digital da UFFS) - Universidade Federal Fronteira do Sul (UFFS)false
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