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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36709
Título: | Otimização da produção de carbonos mesoporosos utilizando metassilicato de sódio como template: aplicação na adsorção de ciprofloxacina |
Título(s) alternativo(s): | Optimization of mesoporous carbons production using sodium metasilicate as a template: application for ciprofloxacin adsorption |
Autor(es): | Hubner, Keissedy Veridiane |
Orientador(es): | Scneider, Ricardo |
Palavras-chave: | Antibióticos Carbono Modelos matemáticos Poluentes Antibiotics Carbon Mathematical models Pollutants |
Data do documento: | 3-Jul-2023 |
Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
Câmpus: | Toledo |
Citação: | HUBNER, Keissedy Veridiane. Otimização da produção de carbonos mesoporosos utilizando metassilicato de sódio como template: aplicação na adsorção de ciprofloxacina. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2023. |
Resumo: | O crescente número de poluentes despejados no meio ambiente faz crescer a necessidade de produtos que auxiliam na mitigação dos impactos por eles causados. Pensando nisso, vêm se estudando materiais e métodos que sejam coadjuvantes no processo reverso à poluição e que estabilizem a atividade desses poluentes. Além da necessidade de materiais com elevado desempenho, outra característica muito importante é que sejam economicamente viáveis para a utilização em escala industrial, isto é, que sua produção seja acessível e simples. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo a produção e caracterização de carbonos mesoporosos, com aplicação na remoção de ciprofloxacina em soluções aquosas. A produção do sólido se deu por meio da técnica de “hard templating”, após o processo de impregnação do precursor carbônico no template (molde), foi feita a pirólise em atmosfera de azoto, com fluxo de 100 mL min−1 de N2, a uma rampa de aquecimento de 5 °C min−1 até atingir 800 °C, onde permaneceu por 1 hora. Testou-se diferentes agentes lixiviantes (NaOH, HCl e Água) para remoção do template, sendo possível realizar o processo apenas com água, conferindo maior sustentabilidade ao material. A partir do sólido obtido, foram realizados testes de remoção do antibiótico ciprofloxacina (CIP), em seguida realizaram-se análises complementares para a verificação de propriedades físico-químicas, texturais e morfológicas por meio de análises como: fisissorção de N2, termogravimetria (TGA/DTG), microscopia eletrônica de varredura acoplado à análise de composição elementar (MEV-EDS), ponto de carga zero (pHPCZ) e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Os resultados de equilíbrio de adsorção, indicaram que o modelo que melhor se ajustou aos dados foi o modelo de Langmuir, apresentando as alta afinidade 𝐾𝐿 (1,374, 1,554 e 1,705 L g−1), indicando se tratar de um sistema de adsorção em monocamada e o modelo de difusão homogênea intrapartícula (DHI) indicou que a transferência de massa no sólido é a etapa controladora da cinética do processo. De modo geral, o carbono mesoporoso (CM) apresentou um bom desempenho como adsorvente atingindo valores de 𝑞𝑚𝑎𝑥 = 55,6, 57,9, e 59,0 mg g−1, para as concentrações de 50, 100 e 200 mg L−1, respectivamente. Além disso, apresentou características morfológicotexturais desejáveis, considerando-se que sua síntese foi realizada com condições amenas e sob princípios de "green chemistry". |
Abstract: | The growing number of pollutants released into the environment increases the need for products that help mitigate the impacts caused by them. With that in mind, materials and methods that support the reverse pollution process have been studied and stabilize the activity of these pollutants. In addition to the need for materials with excellent performance, one must also consider their economic feasibility for use on an industrial scale, which is strongly dependent on an accessible and simple production route. Thus, this work aimed at producing and characterizing mesoporous carbons, with application in removing ciprofloxacin in aqueous solutions. The solid was produced using the "hard templating" technique, after the process of impregnating the carbonic precursor in the template, pyrolysis was performed in a nitrogen atmosphere, with a flow of 100 mL min−1 of N2, at a heating rate of 5 °C min−1 until reaching 800 °C, where it remained for 1 hour. After carbonization, different leaching agents (NaOH, HCl and water) were tested for the template removal, wherein it was possible to use water as the leaching agent, giving a higher suntentability to the material’s synthesis route. For the best mesoporous carbon, tests were carried out to remove the antibiotic ciprofloxacin (CIP). Complementary analyzes were carried out to verify the physical-chemical, textural, and morphological properties through analyses such as: N2 physisorption, thermogravimetry (TGA/DTG), scanning electron microscopy coupled with elemental composition analysis (SEM-EDS), zero charge point (pHPCZ) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The adsorption equilibrium results indicated that the model that best fitted the data was the Langmuir model, with high affinity 𝐾𝐿 (1.374, 1.554 and 1.705 L g−1), indicating a monolayer adsorption system and the homogeneous intraparticle diffusion model in the sites indicated that the mass transfer is the rate-limiting step for the global adsorption kinetics. In general, the mesoporous carbons (CM) showed desirable adsorbent properdies, reaching values of 𝑞𝑚𝑎𝑥 = 55.6, 57.9 and 59.0 mg g−1, for concentrations of 50, 100 and 200 mg L−1, respectively. In addition, it presented very interesting textural-morphological characteristics, mainly due to its simplified synthesis route following "green chemistry"principles. |
URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36709 |
Aparece nas coleções: | TD - Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia |
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