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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32014| Título: | Utilização da casca do maracujá amarelo como biossorvente para a remoção de atrazina de soluções aquosas |
| Título(s) alternativo(s): | Use of yellow passion fruit peel as biosorbent for the removal of atrazine from aqueous solutions |
| Autor(es): | Faria, Willian Douglas Bonetti de |
| Orientador(es): | Menezes, Maraisa Lopes de |
| Palavras-chave: | Produtos químicos agrícolas - Aspectos ambientais Herbicidas Adsorção Agricultural chemicals - Environmental aspects Herbicides Adsorption |
| Data do documento: | 28-Jun-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Apucarana |
| Citação: | FARIA, Willian Douglas Bonetti de. Utilização da casca do maracujá amarelo como biossorvente para a remoção de atrazina de soluções aquosas. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Apucarana, 2023. |
| Resumo: | A necessidade de melhorar a eficiência na produção agrícola tem aumentado a utilização de agroquímicos, porém, estes insumos apresentam um grande potencial poluente para o meio ambiente e aos humanos. A atrazina vem sendo amplamente utilizada em vários países e tem ganhado destaque devido à sua presença em águas superficiais e subterrâneas. Os processos relatados envolvendo a biossorção de atrazina, envolvem materiais biossorventes modificados quimicamente ou termicamente. Neste sentido, o presente estudo propõe a utilização do biossorvente da casca do maracujá amarelo Passiflora edulis f. flavicarpa, afim de tornar o processo de adsorção, menos impactante ao meio ambiente, economicamente viável e com menos etapas. Para avaliar a capacidade de adsorção da casca do maracujá amarelo, inicialmente, foram realizadas caracterizações (pHpcz, BET, MEV, TGA, FTIR). As cascas do maracujá amarelo apresentaram uma área específica de 2,00 m2 g-1 e microporos nulos, além de uma baixa distribuição de poros, conforme determinado pela análise BET. O material apresentou morfologia heterogênea identificada por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV). O pHpcz foi avaliado em sistema de batelada submetido à agitação de 100 rpm durante 24 horas, variando-se o parâmetro pH, sendo o seu ponto de carga zero determinado em pH 5,90±0,20. A análise termogravimétrica determinou a presença de hemicelulose, lignina, celulose, pectina e água, de acordo com o perfil termogravimétrico obtido, fato corroborado pela análise de FTIR. A avaliação da influência da massa de adsorvente foi realizada variando-se a massa entre 10,0 a 100,0±0,2 mg de adsorvente, apresentando uma capacidade de adsorção de 1,82 mg g-1 para 30,0±0,2 mg de adsorvente. A capacidade máxima de adsorção aumentou ao avaliar a influência do pH. Em pH 4,00±0,20 a capacidade de adsorção foi de 2,24 mg g-1 utilizando-se 30,0±0,2 mg. A cinética de adsorção utilizando-se 30,0±0,2 mg de adsorvente em pH 4,00, apresentou um tempo de equilíbrio de 1440 minutos e o modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o de Elovich. Para as isotermas de adsorção, o modelo de Freundlich foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais nas três temperaturas estudadas. Além disso, este estudo demonstrou que a concentração exerceu influência no processo de adsorção, indicando que uma concentração mais elevada, favorece o efeito de adsorção em multicamadas. A capacidade máxima de adsorção avaliando temperatura e concentração foi de 50,26 mg g-1, o que representa remoção de, aproximadamente, 75% de atrazina em solução aquosa com concentração de 100 mg L-1, alcançada em um tempo de equilíbrio de 1440 minutos, pH 4,00±0,20 e 30,0±0,2 mg de adsorvente. Os parâmetros termodinâmicos indicaram um processo de fisissorção, baseados em ligações de hidrogênio, interações do tipo 𝜋 − 𝜋 e multicamadas que foram corroboradas pela análise de FTIR após adsorção. Portanto, os resultados obtidos sugerem que a casca do maracujá amarelo apresenta um elevado potencial para ser utilizada em processo de adsorção de atrazina. |
| Abstract: | The need to improve efficiency in agricultural production has increased the use of agrochemicals, but these inputs have a great polluting potential to the environment and to humans. Atrazine has been widely used in several countries and has gained prominence due to its presence in surface and groundwater. The reported processes involving the biosorption of atrazine involve chemically or thermally modified biosorbent materials. In this sense, the present study proposes the use of the biosorbent of the yellow passion fruit peel Passiflora edulis f. flavicarpa, in order to make the adsorption process, less impactful to the environment, economically viable and with fewer steps. To evaluate the adsorption capacity of the yellow passion fruit peel, initially, characterizations (pHpcz, BET, SEM, ATG, FTIR) of this biosorbent were performed. The yellow passion fruit peel presented a specific area of 2.00 m2 g-1 and null micropores, besides a low pore distribution, as determined by BET analysis. The material presented heterogeneous morphology identified by scanning electron microscopy (SEM). The pHpcz was evaluated in a batch system submitted to 100 rpm agitation for 24 hours, varying the pH parameter, and its zero-loading point was determined at pH 5.90±0.20. The thermogravimetric analysis determined the presence of hemicellulose, lignin, cellulose, pectin and water, according to the thermogravimetric profile obtained, a fact corroborated by the FTIR analysis. The evaluation of the influence of the adsorbent mass was performed by varying the mass between 10.0 to 100.0±0.2 mg of adsorbent, showing an adsorption capacity of 1.82 mg g-1 for 30.0±0.2 mg of adsorbent. The maximum adsorption capacity increased when evaluating the influence of pH. At pH 4.00±0.20 the adsorption capacity was 2.24 mg g-1 using 30.0±0.2 mg. The adsorption kinetics using 30.0±0.2 mg of adsorbent at pH 4, showed an equilibrium time of 1440 minutes and the model that best fitted the experimental data was the Elovich model. For the adsorption isotherms, the Freundlich model was the best fit to the experimental data at the three temperatures studied. In addition, this study showed that the concentration had an influence on the adsorption process, indicating that a higher concentration favors the multilayer adsorption effect. The maximum adsorption capacity evaluating temperature and concentration was 50.26 mg g-1, which represents approximately 75% removal of atrazine in aqueous solution with concentration of 100 mg L-1, achieved in an equilibrium time of 1440 minutes, pH 4.00±0.20 and 30.0±0.2 mg of adsorbent. The thermodynamic parameters indicated a physisorption process, based on hydrogen bonds, π-π and multilayer interactions, which were corroborated by FTIR analysis after adsorption. Therefore, the results obtained suggest that the yellow passion fruit peel has a high potential to be used in atrazine adsorption process. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32014 |
| Aparece nas coleções: | AP - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
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