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Título: Remoção do corante violeta de metila por adsorção em nanotubos de titanato de hidrogênio: estudo teórico-experimental
Título(s) alternativo(s): Removal of methyl violet dye by adsorption on hydrogen titanate nanotubes: theoretical-experimental study
Autor(es): Santos, Daniela Kelly dos
Orientador(es): Bassetti, Fatima de Jesus
Palavras-chave: Violeta de genciana
Águas residuais - Purificação - Remoção da cor
Corantes e tingimento - Absorção e adsorção
Nanotubos
Adsorção
Titanatos
Nanopartículas
Cinética química
Indústria têxtil - Eliminação de resíduos
Tecnologia ambiental
Gentian violet
Sewage - Purification - Color removal
Dyes and dyeing - Absorption and adsorption
Nanotubes
Adsorption
Titanates
Nanoparticles
Chemical kinetics
Textile industry - Waste disposal
Green technology
Data do documento: 18-Jul-2019
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: SANTOS, Daniela Kelly dos. Remoção do corante violeta de metila por adsorção em nanotubos de titanato de hidrogênio: estudo teórico-experimental. 2019. 84 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019.
Resumo: Grandes quantidades de corantes orgânicos são utilizadas por indústrias (têxteis, papel, cosméticos, entre outras), sendo o setor têxtil responsável pela maior produção, uso e descartes de efluentes contendo essas substâncias. Muitos são os tipos de corantes utilizados pelas indústrias, sendo o violeta de metila, frequentemente dectado nos seus efluentes. O corante violeta de metila (2B) é considerado um composto tóxico à vida aquática por interferir na transmissão da luz, dificultando os processos biológicos, prejudicando as comunidades aquáticas. Nos humanos a sua exposição prologada pode causar irritação nos olhos e no trato gastrointestinal. Com base nestas informações, objetivou-se avaliar o potencial de remoção do corante Violeta de Metila (VM), empregando nanotubos de titanato de hidrogênio H-TiNTs como adsorventes. No ensaio da influência do pH foi observado uma maior capacidade de adsorção do VM nos pHs de (7 a 9) com remoção de até 75% do VM. Nos estudos cinéticos observou-se um equilíbrio químico após 180 minutos de contato, com remoção máxima de 88 % do corante VM pelos H - TiNTs. Entre os três modelos cinéticos estudados, o melhor ajuste R2 (0,99) se deu para o de pseudosegunda ordem, frente aos dois outros modelos aplicados, o de pseudo-primeira ordem e o de difusão intrapartícula. Nos estudos isotérmicos o modelo de Langmuir foi o que melhor descreveu o processo de adsorção do corante VM nos H-TiNTs, com valores de R2 igual (0,99) para todas as temperaturas. A capacidade máxima de adsorção (96; 100 e 106 mg g-1) obtidas do modelo isotérmico Langmuir, nas temperaturas de 25, 35 e 45ºC, se aproximaram dos valores obtido experimentalmente (109; 115 e 120 mg g-1) e se distanciaram dos valores obtidos pelo modelo de Freundlich (48,5; 51,3 e 54,8 mg g-1). Os valores de RL (0,27; 0,26 e 0,26) (constante de Langmuir) e 1/n (0,52; 0,54 e 0,56) (constante de Freundlich), indicaram que o processo de adsorção foi favorável. Sugerindo que o modelo é melhor descrito pela isoterma do tipo L (Langmuir), indicando assim uma forte interação entre o corante VM e o H-TiNTs. Nos estudos termodinâmicos os valores negativos de ΔGº (-32,66; - 33,87 e -35,01) indicam que o processo de adsorção dos H-TiNTs para remoção do corante VM é de natureza espontânea. Já o valor positivo de ΔHº (2,28) indica que o processo de adsorção é de natureza endotérmica. O presente estudo forneceu uma base experimental sobre o processo de adsorção na remoção do corante VM por HTiNTs, o qual mostrou ser eficiente, apresentando alta capacidade adsortiva e rápida taxa de adsorção.
Abstract: Large amounts of organic dyes are used by industries (textiles, paper, cosmetics, among others), and the textile sector is responsible for the greater production, use and disposal of effluents containing these substances. Many are the types of dyes used by industries, being methyl violet, often found in their effluents. The violet methyl dye (2B) is considered a toxicant to aquatic life by interfering with the transmission of light, hindering biological processes, harming aquatic communities. In humans, its prolonged exposure may cause irritation to the eyes and gastrointestinal tract. Based on this information, the objective of this study was to evaluate the potential for the removal of Methyl Violet (VM) dye, using hydrogen titanate nanotubes H-TiNTs as adsorbents. In the pH influence test, a higher adsorption capacity was observed at pHs of (7 to 9) with removal of up to 75% of the VM. In the kinetic studies, a chemical equilibrium was observed after 180 minutes of contact, with a maximum removal of 88% of the VM dye by H-TiNTs. Among the three kinetic models studied, the best fit R2 (0.99) was for the pseudo second order, compared to the other two applied models, pseudo first order and intraparticle diffusion. In the isothermal studies, the Langmuir model best described the adsorption process of VM dye in H-TiNTs, with R2 values equal (0.99) for all temperatures. The maximum adsorption capacity (96; 100 and 106 mg g-1) obtained from the Langmuir isothermal model at temperatures of 25, 35 and 45ºC approached the values obtained experimentally (109; 115 and 120 mg g-1) and distanced themselves from the values obtained by the Freundlich model (48,5; 51,3 and 54,8 mg g-1). Values of RL (0.27, 0.26 and 0.26) (Langmuir's constant) and 1/n (0.52, 0.54 and 0.56) (Freundlich's constant) indicated that the adsorption was favorable. It’is suggest that the model is best described by the Langmuir type isotherm, thus indicating a strong interaction between the VM dye and the H-TiNTs. In the thermodynamic studies, the negative values of ΔGº (-32.66, -33.87 and -35.01) indicate that the adsorption process of H-TiNTs for removal of the dye VM is spontaneous in nature. However, the positive value of ΔHº (2.28) indicates that the adsorption process is of endothermic nature. The present study provided an experimental basis on the adsorption process in the removal of the VM dye by H-TiNTs, which showed to be efficient, presenting high adsorptive capacity and fast adsorption rate.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4383
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