Adsorção de sulfametoxazol usando carvão ativado produzido a partir de sementes de graviola (Annona muricata): modelagem e simulação

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Santos, Washington Lima dos
Orientador(a): Pagano, Rogério Luz
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Pós-Graduação em Engenharia Química
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/17800
Resumo: The presence of pharmaceutical compounds in the environment is considered an emerging concern due to its harmful effects on exposed organisms, as well as the lack of specific legislation. Thus, alternative technologies for the detection and removal of contaminants from water have been developed. In this work, it is proposed to estimate parameters of the adsorption process of sulfametozaxol (SMX) in activated carbon (CA) produced from graviola (Annona muricata) seeds. Batch adsorption assays provided data for the study of equilibrium and adsorption kinetics. In the proposed model, the estimated parameters were the diffusion coefficient of the component (Def), the mass transfer coefficient (ke), the maximum adsorption capacity (qm) and the desorption equilibrium constant (Kd). The mathematical model was solved using the line method in the discretization of partial differential equations. The DASSL subroutine was used to integrate the system of differential equations resulting from the application of the line method and the parameters were estimated through the ESTIMA program, associated with the Particle Swarm (PSO) algorithm. The results found for the best fit to the model provided the following values for the parameters: qm = 44,76 mg mL−1 , Kd = 9,98 ∙ 10−4 mg mL−1 ,Def = 1,00 ∙ 10−11 m2 s −1 e Ke = 4,29 ∙ 10−4 m s −1 . The CA was characterized using the following techniques: Surface Area Analysis (BET) and Porosity Size Distribution (BJH), X-Ray Fluorescence (FRX) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The comparison of the equilibrium and kinetic data obtained experimentally with the simulated curves showed that the proposed model is suitable for the study of this system. Finally, simulations were performed to evaluate the effect of the parameters Def and Ke on the adsorption kinetics of SMX.
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Batch adsorption assays provided data for the study of equilibrium and adsorption kinetics. In the proposed model, the estimated parameters were the diffusion coefficient of the component (Def), the mass transfer coefficient (ke), the maximum adsorption capacity (qm) and the desorption equilibrium constant (Kd). The mathematical model was solved using the line method in the discretization of partial differential equations. The DASSL subroutine was used to integrate the system of differential equations resulting from the application of the line method and the parameters were estimated through the ESTIMA program, associated with the Particle Swarm (PSO) algorithm. The results found for the best fit to the model provided the following values for the parameters: qm = 44,76 mg mL−1 , Kd = 9,98 ∙ 10−4 mg mL−1 ,Def = 1,00 ∙ 10−11 m2 s −1 e Ke = 4,29 ∙ 10−4 m s −1 . The CA was characterized using the following techniques: Surface Area Analysis (BET) and Porosity Size Distribution (BJH), X-Ray Fluorescence (FRX) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The comparison of the equilibrium and kinetic data obtained experimentally with the simulated curves showed that the proposed model is suitable for the study of this system. Finally, simulations were performed to evaluate the effect of the parameters Def and Ke on the adsorption kinetics of SMX.A presença de compostos farmacêuticos no meio ambiente é considerada uma preocupação emergente devido aos seus efeitos nocivos aos organismos expostos, bem como pela carência de legislação específica. Assim, tem-se desenvolvido tecnologias alternativas para detecção e remoção de contaminantes da água. Neste trabalho, propõe-se estimar parâmetros do processo de adsorção de sulfametozaxol (SMX) em carvão ativado (CA) produzido a partir de sementes de graviola (Annona muricata). Ensaios de adsorção em batelada forneceram dados para o estudo do equilíbrio e da cinética de adsorção. No modelo proposto, os parâmetros estimados foram o coeficiente de difusão do componente (Def), o coeficiente de transferência de massa (ke ), a capacidade máxima de adsorção (qm) e a constante do equilíbrio de dessorção (Kd). O modelo matemático foi resolvido utilizando o método das linhas na discretização de equações diferenciais parciais. A sub-rotina DASSL foi utilizada para integrar o sistema de equações diferenciais resultante da aplicação do método das linhas e os parâmetros foram estimados por meio do programa ESTIMA, associado ao algoritmo Enxame de Partículas (PSO). Os resultados encontrados para o melhor ajuste ao modelo forneceram os seguintes valores para os parâmetros: qm = 44,76 mg mL−1 , Kd = 9,98 ∙ 10−4 mg mL−1 , Def = 1,00 ∙ 10−11 m2 s −1 e Ke = 4,29 ∙ 10−4 m s −1 . O CA foi caracterizado utilizando as seguintes técnicas: Análise de Área Superficial (BET) e distribuição de Tamanho de Poros (BJH), Fluorescência de raio X (FRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A comparação dos dados do equilíbrio e cinético obtidos experimentalmente com as curvas simuladas mostrou que o modelo proposto é adequado para o estudo desse sistema. Por fim, simulações foram realizadas para apresentar o efeito dos parâmetros Def e Ke na cinética de adsorção do SMX.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESSão CristóvãoporAdsorçãoCarvão ativadoSulfametoxazolModelagemSimulaçãoAdsorptionActivated carbonSulfamethoxazoleModelingSimulationENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAAdsorção de sulfametoxazol usando carvão ativado produzido a partir de sementes de graviola (Annona muricata): modelagem e simulaçãoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPós-Graduação em Engenharia QuímicaUniversidade Federal de Sergipe (UFS)reponame:Repositório Institucional da UFSinstname:Universidade Federal de Sergipe (UFS)instacron:UFSinfo:eu-repo/semantics/openAccessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81475https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/17800/1/license.txt098cbbf65c2c15e1fb2e49c5d306a44cMD51ORIGINALWASHINGTON_LIMA_SANTOS.pdfWASHINGTON_LIMA_SANTOS.pdfapplication/pdf1269798https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/17800/2/WASHINGTON_LIMA_SANTOS.pdf9847f5c6d911d088f846ad2989b735b1MD52TEXTWASHINGTON_LIMA_SANTOS.pdf.txtWASHINGTON_LIMA_SANTOS.pdf.txtExtracted texttext/plain114005https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/17800/3/WASHINGTON_LIMA_SANTOS.pdf.txt66d42101606551f793c926840e93f527MD53THUMBNAILWASHINGTON_LIMA_SANTOS.pdf.jpgWASHINGTON_LIMA_SANTOS.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1196https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/17800/4/WASHINGTON_LIMA_SANTOS.pdf.jpg2203eef9ee8cd64015c85d96dd05c671MD54riufs/178002023-07-06 17:49:21.168oai:oai:ri.ufs.br:repo_01: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Repositório InstitucionalPUBhttps://ri.ufs.br/oai/requestrepositorio@academico.ufs.bropendoar:2023-07-06T20:49:21Repositório Institucional da UFS - Universidade Federal de Sergipe (UFS)false
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