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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26286| Título: | Avaliação da adsorção de contaminantes em solução aquosa pelo carvão ativado impregnado com óxido de grafeno produzido a partir de pilhas zinco-carbono exauridas |
| Título(s) alternativo(s): | Evaluation of adsorption of contaminants in aqueous solution by activated carbon impregnated with graphene oxide produced from exhausted zinc-carbon batteries |
| Autor(es): | Duarte, Máira Vieira |
| Orientador(es): | Schmitz, Ana Paula de Oliveira |
| Palavras-chave: | Adsorção Resíduos industriais Águas residuais - Purificação - Remoção de cor Adsorption Factory and trade waste Sewage - Purification - Color removal |
| Data do documento: | 21-Mai-2021 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Francisco Beltrao |
| Citação: | DUARTE, Máira Vieira. Avaliação da adsorção de contaminantes em solução aquosa pelo carvão ativado impregnado com óxido de grafeno produzido a partir de pilhas zinco-carbono exauridas. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia Química) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2021. |
| Resumo: | Neste trabalho teve-se como objetivo a produção de óxido de grafeno a partir do grafite obtido de pilhas zinco-carbono exauridas pelo método de Hummers modificado (OGH) e pelo método 1-metil-2-pirrolidona (OGM), sendo esses impregnados ao carvão ativado da casca de coco de dendê, visando estudar a produção e o emprego de diferentes adsorventes na remoção de poluentes. Para isso, foram realizadas análises de caracterização FTIR, fisissorção de N2, MEV, Raman, DRX, TXRF que mostraram a formação parcial de óxido de grafeno. Os ensaios cinéticos e de equilíbrio, em sistema batelada, foram realizados para remoção de azul de metileno com concentração inicial de 100 mg L-1 e pH 5, sob agitação constante (100 rpm) e temperatura ambiente (25ºC). No teste cinético não ocorreu alteração na eficiência global do processo para o adsorvente proveniente da impregnação de OGH no carvão ativado (COGH), ocorrendo modificação no tempo de equilíbrio, impactando positivamente na cinética de adsorção do azul de metileno, visto que para o CDA o tempo foi de 240 min, e para o COGH foi de 90 min. O adsorvente de carvão ativado com OGM (COGM) por sua vez, não se mostrou viável, visto que a capacidade de remoção do corante foi reduzida em comparação ao CDA, além de apresentar uma cinética de remoção mais lenta. O melhor ajuste para os dados cinéticos ocorreu com o modelo de pseudoprimeira ordem para os adsorventes CDA e COGH (R2 = 0,9982 e 0,9886, respectivamente). Os parâmetros de difusão intrapartícula, obtidos para o COGH, indicam que a etapa limitante do processo foi a transferência de massa nos meso e macroporos (zona II). Além disso, observou-se um diâmetro médio dos poros para o CDA de 4,0 nm e para o COGH de 4,4 nm, podendo isso ter facilitado o processo de transferência de massa do adsorbato para o interior dos poros e ocasionado a melhor cinética de remoção do COGH em comparação ao CDA. Além disso, foi possível observar a mesma capacidade de remoção dos íons de Cr (VI) e Cr (III) por meio do teste cinético para os adsorventes COGH e CDA. Para avaliação dos dados de equilíbrio, o modelo de isoterma que melhor se ajustou aos dados experimentais para o corante azul de metileno foi o modelo de Freundlich, para o adsorvente COGH com R2 de 0,9887, e para os adsorventes CDA e COGM, a isoterma de Redlich- Peterson (R2 de 0,9783 e 0,9899, respectivamente). Foi avaliada a capacidade de adsorção para o agroquímico 2,4D com o CDA e COGH (46,9 mg L-1 e 48,3 mg L-1, respectivamente), percebendo-se um ligeiro aumento na capacidade de adsorção para o COGH. Com base nos resultados obtidos, o adsorvente COGH apresenta potencial de emprego no tratamento de efluentes industriais, contribuindo para a remoção em menor tempo, no caso do corante azul de metileno, havendo também indícios de maior eficiência no caso do agroquímico 2,4D. |
| Abstract: | The objective of this work was to produce graphene oxide from graphite obtained from zinc- carbon batteries exhausted by the modified Hummers' method (GOH) and by the 1-methyl- 2-pyrrolidone method (GOM), these being impregnated with activated carbon from coconut palm shell, aiming to study the production and use of different adsorbents in the removal of pollutants. To this end, FTIR characterization analyses, N2 physisorption, SEM, Raman, XRD, TXRF were performed, which showed the partial formation of graphene oxide. Kinetic and equilibrium tests, in batch system, were performed to remove methylene blue with initial concentration of 100 mg L - 1 and pH 5, under constant stirring (100 rpm) and ambient temperature (25ºC). In the kinetic test there was no change in the overall efficiency of the process for the adsorbent from the impregnation of GOH in activated carbon (CGOH), occurring modification in the equilibrium time, positively impacting the adsorption kinetics of methylene blue, since for the CDA the time was 240 min, and for the CGOH it was 90 min. The adsorbent of activated carbon with GOM (CGOM) in its turn was not feasible, since the capacity of removal of the dye was reduced compared to the CDA, in addition to presenting a slower removal kinetics. The best fit for kinetic data occurred with the pseudo-first order model for adsorbents CDA and CGOH (R2 = 0.9982 and 0.9886, respectively). The intraparticle diffusion parameters obtained for CGOH indicate that the limiting step of the process was the mass transfer in the meso and macropores (zone II). In addition, an average pore diameter was observed for the CDA of 4.0 nm and for the CGOH of 4.4 nm, which may have facilitated the process of mass transfer of the adsorbate into the pores and caused the better kinetics of removal of the CGOH, compared to the CDA. In addition, it was possible to observe the same capacity of removal of Cr (VI) and Cr (III) ions by means of the kinetic test for the adsorbents CGOH and CDA. To evaluate the equilibrium data, the isotherm model that best ajusted the experimental data for methylene blue dye was the Freundlich model, for the adsorbent CGOH with R2 of 0.9887, and for the adsorbents CDA and CGOM, the Redlich-Peterson isotherm (R2 of 0.9783 and 0.9899, respectively). The adsorption capacity for the agrochemical 2.4 D was evaluated with CDA and CGOH (46.9 mg L-1 and 48.3 mg L-1, respectively), and a slight increase in the adsorption capacity for CGOH was observed. Based on the results obtained, the adsorbent CGOH has potential for use in the treatment of industrial effluents, contributing to the removal in a shorter time, in the case of methylene blue dye, and there are also indications of greater efficiency in the case of agrochemicals 2.4 D. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26286 |
| Aparece nas coleções: | FB - Engenharia Química |
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