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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37070| Título: | Desenvolvimento de hidro/biocarvões a partir de erva-mate para remoção de propranolol em água |
| Título(s) alternativo(s): | Development of hydro/biocharcoals from yerba mate for removal of propranolol in water |
| Autor(es): | Faller, Ana Maria |
| Orientador(es): | Brackmann, Rodrigo |
| Palavras-chave: | Pirólise Adsorção Carvão - Pesquisa Raios X - Difração Pyrolysis Adsorption Coal - Research X-rays - Diffraction |
| Data do documento: | 10-Fev-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Pato Branco |
| Citação: | FALLER, Ana Maria. Desenvolvimento de hidro/biocarvões a partir de erva-mate para remoção de propranolol em água. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2025. |
| Resumo: | A contaminação dos recursos hídricos por contaminantes emergentes, como fármacos, tem gerado crescentes preocupações ambientais, especialmente devido ao impacto ecotoxicológico de substâncias como o cloridrato de propranolol, um betabloqueador de difícil remoção pelos métodos convencionais de tratamento de água. A busca por soluções sustentáveis tem destacado a adsorção como uma técnica eficiente e econômica, principalmente quando são utilizados materiais adsorventes derivados de resíduos, alinhando-se aos princípios da economia circular. Nesse contexto, a erva-mate (Ilex paraguariensis) mostra-se promissora, promovendo benefícios ambientais e a valorização de subprodutos. Diante deste contexto, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver e caracterizar um novo adsorvente a partir de erva-mate comercial para a remoção de cloridrato de propranolol de soluções aquosas, avaliando sua capacidade de adsorção. A síntese dos adsorventes foi realizada utilizando as técnicas de carbonização hidrotérmica (CHT) e pirólise ambas seguidas de ativação química, a fim de comparar o desempenho de adsorção obtido por diferentes métodos. A partir de um teste preliminar de adsorção, os materiais adsorventes produzidos com ativação química apresentaram resultados semelhantes, dessa forma optou-se por produzir biocarvão a partir da técnica de pirólise devido às vantagens associadas ao processo de síntese. O biocarvão sintetizado foi submetido a ensaios de equilíbrio, cinética e termodinâmica de adsorção, além de caracterizado por difratometria de raios X (DRX), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura com detectores de energia dispersiva de raios X (MEV-EDS). Os ensaios cinéticos mostraram que a adsorção ocorreu de forma rápida, atingindo o equilíbrio em aproximadamente 10 minutos, com capacidade de adsorção de 28%. O modelo de pseudo-segunda-ordem apresentou o melhor ajuste, com capacidade máxima de adsorção de 10,15 mg g-1. O biocarvão sintetizado também apresentou melhor correlação com o modelo de Freundlich, indicando que o processo de adsorção ocorre predominantemente em multicamadas. As capacidades máximas de adsorção teóricas foram de 10,208, 15,565 e 9,839 mg g-1 em temperaturas de 30, 35 e 40 °C, respectivamente. O estudo termodinâmico revelou que a adsorção é um processo espontâneo (ΔG<0), endotérmico (entalpia de 0,144 J mol-1) e ocorre majoritariamente por interações físicas. A entropia experimental, de 3,28 J mol-1, indicou um aumento da desordem na interface sólido-líquido durante o processo de adsorção. |
| Abstract: | The contamination of water resources by emerging contaminants, such as pharmaceuticals, has generated increasing environmental concerns, especially due to the ecotoxicological impact of substances such as propranolol hydrochloride, a betablocker that is difficult to remove by conventional water treatment methods. The search for sustainable solutions has highlighted adsorption as an efficient and economical technique, especially when adsorbent materials derived from waste are used, in line with the principles of the circular economy. In this context, yerba mate (Ilex paraguariensis) shows promise, promoting environmental benefits and the valorization of by-products. Given this context, the present work aimed to develop and characterize a new adsorbent from commercial yerba mate for the removal of propranolol hydrochloride from aqueous solutions, evaluating its adsorption capacity. The synthesis of the adsorbents was carried out using the hydrothermal carbonization (HTC) and pyrolysis techniques, both followed by chemical activation, in order to compare the adsorption performance obtained by different methods. From a preliminary adsorption test, the adsorbent materials produced with chemical activation presented similar results, thus it was decided to produce biochar from the pyrolysis technique due to the advantages associated with the synthesis process. The synthesized biochar was subjected to equilibrium, kinetic and thermodynamic adsorption tests, in addition to being characterized by X-ray diffractometry (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray detectors (SEM-EDS). The kinetic tests showed that the adsorption occurred quickly, reaching equilibrium in approximately 10 minutes, with an adsorption capacity of 28%. The pseudo-second-order model presented the best fit, with a maximum adsorption capacity of 10.15 mg g-1. The synthesized biochar also presented a better correlation with the Freundlich model, indicating that the adsorption process occurs predominantly in multilayers. The maximum theoretical adsorption capacities were 10.208, 15.565 and 9.839 mg g-1 at temperatures of 30, 35 and 40 °C, respectively. The thermodynamic study revealed that the adsorption is a spontaneous (ΔG<0), endothermic (enthalpy of 0.144 J mol-1) process and occurs mainly by physical interactions. The experimental entropy of 3.28 J mol-1 indicated an increase in disorder at the solid-liquid interface during the adsorption process. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37070 |
| Aparece nas coleções: | PB - Química |
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