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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24973| Título: | Biossorção de corante vermelho 40 por leveduras magnetizadas com nanopartículas de óxido de ferro |
| Título(s) alternativo(s): | Biosorption of red dye 40 in aqueous solution by magnetized yeast with iron oxide nanoparticles |
| Autor(es): | Pereira, Tamara de Freitas |
| Orientador(es): | Maciel, Giselle Maria |
| Palavras-chave: | Leveduras Corantes Nanopartículas Biomassa Óxidos de ferro Cinética química Águas residuais - Purificação - Tratamento biológico Yeasts Colorings matter Nanoparticles Biomass Iron oxides Chemical kinetics Sewage - Purification - Biological treatment |
| Data do documento: | 3-Jul-2019 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | PEREIRA, Tamara de Freitas. Biossorção de corante vermelho 40 por leveduras magnetizadas com nanopartículas de óxido de ferro. 2019. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019. |
| Resumo: | Os corantes azo pertencem a classe de corantes orgânicos mais utilizados industrialmente. Por conta disso, representam um grande grupo de agentes poluidores da água que aparecem em efluentes de coloração de tecidos, couro, papel, tintas, alimentos, cosméticos, entre outros. A remoção desses corantes de águas residuárias tem sido um grande desafio ambiental, devido ao seu potencial tóxico e impacto estético. Considerando o disposto acima, o objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade adsortiva da levedura (Saccharomyces cerevisiae) magnetizada com nanopartículas de ferro, de corante azo vermelho 40, em solução aquosa. Foram realizadas caracterizações morfológicas, químicas e estruturais do biossorvente. O processo de biossorção foi realizado em batelada em temperatura ambiente (25° C) onde foram testadas as concentrações de 25, 50, 100, 150 e 200 mg L-1 de corante, para 0,05 g de levedura magnetizada. Foram variadas as condições dos ensaios em relação ao pH (2,0-5,0) e tempo de contato (480 minutos), para obtenção do pH ótimo e tempo de equilíbrio do processo biossortivo. Os modelos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e Elovich foram utilizados para avaliação dos dados obtidos no estudo cinético. Os modelos de isotermas de Langmuir, Freundlich, Temkin e Dubinin-Radushkevich foram utilizados para melhor entender o mecanismo de biossorção. Foram realizados também análises de dessorção/readsorção desse biossorvente. Dentre as análises estruturais e morfológicas, o ponto de carga zero obtido pela levedura magnetizada foi de 5,5, que indicou uma superfície positivamente carregada, quando a mesma se encontrou na solução corante em pH 2,0. Foi observado em microscopia eletrônica, uma levedura de superfície lisa e arredondada; e já quando a mesma se encontrava magnetizada, pode-se perceber esta superfície toda recoberta pelas nanopartículas de óxido de ferro, conferindo-lhe a propriedade magnética. Nas análises de composição química, foram observadas diferenças significativas na região entre 1600 a 800 cm-1, indicando que os grupos funcionais dessa região trabalharam mais ativamente durante o processo de biossorção, sendo eles os responsáveis pela ligação da levedura magnetizada com o corante vermelho 40 (C=C, S=O e C–H). O pH ótimo foi 2,0 e o tempo de equilíbrio foi alcançado em 240 min com 89% de remoção do corante. A partir da determinação do ponto de carga zero foi sugerido que quando a levedura magnetizada entrou em contato com a solução corante em pH 2,0, a superfície da mesma ficou carregada positivamente, atraindo para si moléculas de corantes aniônicos. O melhor ajuste de dados foi dado pelo modelo cinético de pseudo-segunda ordem (R2= 0,999), conseguindo prever o comportamento cinético durante toda o tempo de adsorção; e pela isoterma de Freundlich (R2= 0,97). Quanto as análises de dessorção/readsorção, a levedura magnetizada não foi considerada eficiente para reuso. |
| Abstract: | Azo dyes are a class of organic dyes most commonly used industrially. Because of this, they represent a large group of water-polluting agents that appear in effluents from the coloring of fabrics, leather, paper, paints, food, cosmetics, among other. Removal of these waste water dyes has been a major environmental challenge due to its toxic potential and aesthetic impact. Considering the above, the objective of this study was to evaluate the adsorptive capacity of the yeast (Saccharomyces cerevisiae) magnetized with nanoparticles of iron, azo dye 40, in aqueous solution. Morphological, chemical and structural characterizations of the biosorbent were carried out. The biosorption process was carried out in a batch at room temperature (25 ° C) where the concentrations of 25, 50, 100, 150 and 200 mg L-1 of dye were tested for 0,05 g of magnetized yeast. The conditions of the tests were varied in relation to pH (2,0-5,0) and contact time (480 minutes), to obtain the optimum pH and equilibrium time of the biosorption process. The models of pseudo-first order, pseudo-second order and Elovich were used to evaluate the data obtained in the kinetic study. The isotherms models of Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevich were used to better understand the mechanism of biosorption. Desorption/readsorption analyzes of this biosorbent were also carried out. Among the structural and morphological analyzes, the point of zero charge obtained by the magnetized yeast was 5.5, which indicated a positively charged surface when it was found in the dye solution at pH 2.0. It was observed in electron microscopy, a smooth and rounded surface yeast; and when it was magnetized, it was possible to perceive this whole surface covered by the nanoparticles of iron oxide, giving it the magnetic property. In the analysis of chemical composition, significant differences were observed in the region between 1600-800 cm-1, indicating that the functional groups of this region worked more actively during the biosorption process, being they responsible for the binding of the magnetized yeast with the red dye 40 (C=C, S=O e C–H). The optimum pH was 2,0 and the equilibrium time was reached in 240 min with 89% dye removal. Through the determination of the point of zero charge it was suggested that when the magnetized yeast came into contact with the dye solution at pH 2,0, the surface of the same was positively charged, attracting molecules of anionic dyes. The best data adjustment was given by the kinetic model of pseudo-second order (R2= 0,999), being able to predict the kinetic behavior during the entire adsorption time; and the Freundlich isotherm (R2= 0,97). Regarding the desorption/readsorption analyzes, the magnetized yeast was not considered efficient for reuse. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24973 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental |
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