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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36584| Título: | Obtenção de carvão ativado modificado químicamente a partir de resíduos de podas de árvores e aplicação na remoção de fármacos em meio aquoso |
| Título(s) alternativo(s): | Obtaining chemically modified activated charcoal from tree pruning waste and application in the removal of sulfachlorpyridazine in aqueous medium |
| Autor(es): | Davies, Fernando Souza |
| Orientador(es): | Costa Junior, Ismael Laurindo |
| Palavras-chave: | Adsorção Carbono ativado Derrubadas Adsorption Carbon, Activated Tree felling |
| Data do documento: | 11-Mar-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Medianeira |
| Citação: | DAVIES, Fernando Souza. Obtenção de carvão ativado modificado químicamente a partir de resíduos de podas de árvores e aplicação na remoção de fármacos em meio aquoso. 2025. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Ambientais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2025. |
| Resumo: | A produção de carvão ativado (CA) quimicamente, a partir da utilização dos resíduos de podas de árvores, é uma forma de proporcionar um bom aproveitamento desses resíduos, devido a preocupações ambientais e econômicas. Neste estudo foi proposta a utilização de resíduos de podas de árvores das espécies mangueira (Mangífera indica) e brinco de índio (Cojoba arbórea) para a produção de carvão ativado quimicamente usando cloreto de zinco (ZnCl2) como ativador. Os resíduos já triturados foram obtidos junto à prefeitura de São Miguel do Iguaçu-PR e, posteriormente foram secos ao ar em temperatura ambiente por 30 dias. Na sequência da secagem produziu-se os carvões vegetais em forno mufla por meio da carbonização dos resíduos em temperatura de 700 ºC por 2 horas. A ativação também foi realizada em forno mufla empregando-se Planejamento Fatorial Completo 2² com pontos centrais, e Delineamento Composto central Rotacional (DCCR) para otimização das condições em termos de temperatura e razão entre a quantidade de ativante e carvão vegetal utilizando como resposta a quantidade de grupos ácidos (mEq g-1) presentes nos carvões obtidos. Foram definidas as condições ideais de produção dos carvões ativados por meio da análise de regressão dos dados e da metodologia da superfície de respostas, sendo obtidas as condições ideais para mangueira (MG-T1) de 331 ºC e relação ZnCl2/carvão vegetal de 2,4, já as condições ótimas para brinco de índio (BI-T2) de 239 ºC e relação ZnCl2/carvão vegetal de 2,68. Após essa definição, foi produzida uma maior quantidade de carvão ativado para caracterização a utilização em adsorção de fármacos. Nessa etapa foi determinado o potencial de carga zero (pHpcz) dos carvões e partiu-se para a definição do fármaco alvo da pesquisa, sendo escolhido a sulfaclorpiridazina (SCP) em decorrência dessa apresentar o maior percentual de remoção entre os 6 fármacos testados (tetraciclina, cloranfenicol, sulfaclorpiridazina, sulfametoxazol, metformina e ciprofloxacina). Com a definição do fármaco, foi realizado o estudo cinético e isotermas de adsorção, sendo utilizadas as temperaturas de 25, 30 e 35 °C e tempos de análise de 0 a 420 minutos. O estudo cinético apontou o modelo de pseudo-segunda ordem como o mais adequado para ajustar os dados experimentais da adsorção da SCP pelo carvão ativado de Cojoba arbórea para o tratamento 2 (BI-T2), enquanto o modelo de Elovich se ajustou melhor aos dados do carvão ativado de Mangífera indica para o tratamento 1 (MG-T1). As isotermas de adsorção indicaram que o modelo de Langmuir descreve adequadamente o processo para ambos os carvões, sugerindo adsorção em monocamada. |
| Abstract: | The production of chemically activated carbon (CA) from the use of tree pruning waste is a way to make good use of this waste, due to environmental and economic concerns. This study proposed the use of tree pruning waste from the mango (Mangífera indica) and Indian earring (Cojoba arbórea) species for the production of chemically activated carbon using zinc chloride (ZnCl2) as an activator. The already crushed waste was obtained from the city hall of São Miguel do Iguaçu-PR and was subsequently air-dried at room temperature for 30 days. Following drying, charcoal was produced in a muffle furnace by carbonizing the waste at a temperature of 700 °C for 2 hours. The activation was also performed in a muffle furnace using a 2² Complete Factorial Design with central points, and a Central Composite Rotational Design (CCRD) to optimize the conditions in terms of temperature and ratio between the amount of activator and charcoal using as a response the amount of acid groups (mEq g-1) present in the charcoals obtained. The ideal conditions for the production of activated carbons were defined through data regression analysis and response surface methodology, obtaining the ideal conditions for the mango (MG-T1) of 331 ºC and ZnCl2/charcoal ratio of 2.4, while the optimal conditions for Indian earring (BI-T2) of 239 ºC and ZnCl2/charcoal ratio of 2.68. After this definition, a larger quantity of activated carbon was produced for characterization for use in drug adsorption. At this stage, the zero charge potential (pHpcz) of the charcoals was determined and the target drug of the research was defined, with sulfachlorpyridazine (SCP) being chosen because it presented the highest percentage of removal among the 6 drugs tested (tetracycline, chloramphenicol, sulfachlorpyridazine, sulfamethoxazole, metformin and ciprofloxacin). With the definition of the drug, the kinetic study and adsorption isotherms were performed, using temperatures of 25, 30 and 35 °C and analysis times of 0 to 420 minutes. The kinetic study indicated the pseudo-second-order model as the most appropriate to fit the experimental data of the adsorption of SCP by activated carbon from Cojoba arbórea for treatment 2 (BI-T2), while the Elovich model best fitted the data of activated carbon from Mangífera indica for treatment 1 (MG-T1). The adsorption isotherms indicated that the Langmuir model adequately describes the process for both carbons, suggesting monolayer adsorption. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36584 |
| Aparece nas coleções: | MD - Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Ambientais |
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