Adsorção de corante por um biossorvente obtido do casulo do bicho-da-seda (Bombyx mori) : experimentos e modelagem

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2018
Autor(a) principal: Canteli, Anderson Marcos Dias, 1988-
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Adsorção
Tecnologia de Alimentos
Corantes
Efluente - Qualidade
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1884/58189
Resumo: Orientadora: Prof.ª Dr.ª Agnes de Paula Scheer
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spelling Canteli, Anderson Marcos Dias, 1988-Scheer, Agnes de Paula, 1958-Voll, Fernando Augusto PedersenUniversidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos2019-03-26T18:23:28Z2019-03-26T18:23:28Z2018https://hdl.handle.net/1884/58189Orientadora: Prof.ª Dr.ª Agnes de Paula ScheerCoorientador: Fernando Augusto Pedersen VollTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos. Defesa : Curitiba, 02/03/2018Inclui referências: p.201-215Resumo: Este trabalho teve como objetivo estudar a viabilidade de um biossorvente, obtido do casulo do bicho-da-seda (Bombyx mori), para a remoção do corante Amarelo Tartrazina presente em solução diluída. Para tanto, foi realizada uma otimização de parâmetros experimentais em batelada, além de obter as cinéticas de adsorção, isotermas de adsorção, curvas de ruptura, e um estudo de dessorção tanto em batelada como em leito fixo. Concomitantemente, foi desenvolvida uma rotina de regressão de modelos comumente utilizados pela literatura em ambiente Matlab, com o intuito de verificar se o ajuste foi significativo (95% de confiança) e ranquear os modelos, identificando aquele considerado como o mais provável de ser a melhor representação dos dados experimentais. A partir desta rotina, desenvolveu-se um programa de computador específico para avaliar os modelos de adsorção em batelada, denominado CAVS/batch adsorption. O biossorvente obtido apresentou estabilidade térmica da temperatura ambiente até aproximadamente 200 °C. Contudo, este não apresenta micro e meso poros. O estudo de otimização revelou que meios ácidos promovem a adsorção do corante no biossorvente. Os resultados obtidos indicaram uma redução do tempo para que o sistema entrasse em equilíbrio com o aumento da temperatura. O aumento na temperatura impactou negativamente as interações adsorvato-adsorvente, tendo sido obtido maiores desvios experimentais em altas temperaturas. O modelo de Elovich representou satisfatoriamente os dados experimentais, indicando uma similaridade com adsorção química do corante no biossorvente. A capacidade de saturação do biossorvente foi de 70 mg g-1, sendo que o estudo de modelagem indicou a formação de mais de uma camada adsorvida. As curvas de ruptura foram obtidas variando parâmetros operacionais como vazão de alimentação, altura do leito e concentração de alimentação. Os resultados indicaram que a capacidade de adsorção no leito fixo foi de aproximadamente de 50 mg g-1, o que corresponde a 75% da capacidade máxima obtida nos experimentos em batelada. O tamanho da zona de transferência de massa foi, em média, de 49 mm. O estudo de dessorção indicou que meios básicos favorecem o processo de dessorção, sendo possível dessorver todo o AT adsorvido em leito fixo com apenas 10% do tempo necessário para saturar o leito. O biossorvente foi testado quanto a capacidade de regeneração em leito fixo, sendo possível realizar três ciclos de adsorção/dessorção sem perda significativa de eficiência. Foi realizado um estudo de modelagem das curvas de ruptura, sendo obtido que o modelo estatístico de Yan foi o que melhor representou os pontos experimentais, contudo, foi o modelo de Bohart-Adams que conseguiu predizer com maior precisão a capacidade de adsorção do leito. O modelo de Wolborska foi considerado como adequado para predizer a ruptura do leito. O biossorvente obtido do casulo do bicho-da-seda apresentou resultados promissores para a remoção do corante em fase aquosa, tanto em batelada como em leito fixo. Palavras-chave: Biossorvente. Amarelo tartrazina. Matlab. Modelagem. Avaliação estatística.Abstract: The aim of this work was to study the biosorbent viability, obtained from the cocoon of the silkworm (Bombyx mori), to remove Yellow Tartrazine present in diluted aqueous solution. For that, an optimization of batch experimental parameters was carried out, besides adsorption kinetics, adsorption isotherms, breakthrough curves, and a desorption study in batch and fixed bed. Concurrently, a regression routine was developed to fit several adsorption models in Matlab environment in order to verify if the adjustment was significant (95% confidence) and to rank the models, identifying the one considered as the most likely to be the best representation of experimental data. From this routine, a computer program was developed to evaluate the batch adsorption models, called CAVS/batch adsorption. The obtained biosorbent showed thermal stability from room temperature to approximately 200 °C. However, it does not have micro and meso pores. The optimization study revealed that acid media promoted the dye adsorption in the biosorbent. The obtained results indicated a reduction in the time needed for the system to achieve equilibrium with a increase in the temperature. The same increase in temperature negatively impacted the adsorbate-adsorbent interactions, and higher experimental deviations were obtained at high temperatures. The Elovich model satisfactorily represented the experimental data, indicating a similarity with chemical adsorption of the dye in the biosorbent. The biosorbent capacity was 70 mg g -1 , and the modeling study indicated the formation of more than one adsorbed layer. The rupture curves were obtained by varying operational parameters such as feed flow, bed height and feed concentration. The results indicated that the adsorption capacity in the fixed bed was approximately 50 mg g -1 , which corresponds to 75% of the maximum capacity obtained in the batch conditions. The size of the mass transfer zone was, on average, 49 mm. The desorption study indicated that the basic media favors the desorption process, and it is possible to desorb all the yellow tartrazine adsorbed in fixed bed with only 10% of the time necessary to saturate the bed, with the same operational conditions. The biosorbent was tested for the capacity of regeneration in fixed bed, being possible to realize three cycles of adsorption / desorption without significant efficiency losses. A modeling study of the breakthrough curves was performed, and the Yan model was the one which best represented the experimental points. However, it was the Bohart-Adams model that was able to predict with higher accuracy the bed adsorption capacity. The Wolborska model was considered adequate to predict bed rupture. The biosorbent obtained from the cocoon of the silkworm showed promising results for the removal of the dye in the aqueous phase, both in batch and fixed bed. Keywords: Biosorbent. Yellow tartrazine. Matlab. Modeling. Statistical evaluation.253 p. : il. , tabs.application/pdfAdsorçãoTecnologia de AlimentosCorantesEfluente - QualidadeAdsorção de corante por um biossorvente obtido do casulo do bicho-da-seda (Bombyx mori) : experimentos e modelageminfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - ANDERSON MARCOS DIAS CANTELI.pdfapplication/pdf4202956https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/58189/1/R%20-%20T%20-%20ANDERSON%20MARCOS%20DIAS%20CANTELI.pdf725969718f16ac8f13201740cf36b98cMD51open access1884/581892019-03-26 15:23:28.502open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/58189Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082019-03-26T18:23:28Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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