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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38192| Título: | Uso da torta da linhaça (Linum usitatissimum L.) como biossorvente para remoção de compostos orgânicos em soluções aquosas |
| Título(s) alternativo(s): | Use of flaxseed cake (Linum usitatissimum L.) as a biosorbent for the removal of organic compounds in aqueous solutions |
| Autor(es): | Adone, Karine Machado |
| Orientador(es): | Schmitz, Ana Paula de Oliveira |
| Palavras-chave: | Adsorção Linhaça Cinética química Corantes Adsorption Flaxseed Chemical kinetics Colorings matter |
| Data do documento: | 18-Jun-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Francisco Beltrao |
| Citação: | ADONE, Karine Machado. Uso da torta da linhaça (Linum usitatissimum L.) como biossorvente para remoção de compostos orgânicos em soluções aquosas. 2025. Trabalho de conclusão de curso (Bacharelado em Engenharia Química) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2025. |
| Resumo: | O presente trabalho teve como objetivo analisar o potencial da torta de linhaça na adsorção do corante vermelho reativo 4B. O adsorvente foi obtido após extração de óleo das sementes de linhaça trituradas, sendo a torta lavada com água, seca em estufa (50 °C) e armazenada. A torta de linhaça foi caracterizada por análise do pHpcz, microscopia eletrônica de varredura e espectrometria de infravermelho com transformada de Fourier. Os ensaios de adsorção em batelada foram conduzidos em diferentes condições operacionais, com variação do pH inicial da solução, dosagem de adsorvente e velocidade de agitação. Para todos os ensaios, a mistura de biossorvente e 50 mL de solução de poluente (C0 = 100 mg L-1) foi mantida sob agitação constante, durante determinado tempo. Após os ensaios, o biossorvente foi separado da solução por centrifugação (3000 rpm, 10 min) e o sobrenadante analisado por espectrofotometria UV-Vis (518 nm). Foi realizado um delineamento composto central rotacional 2² para otimização das condições de pH inicial da solução e dosagem de adsorvente, utilizando-se como resposta a variável capacidade de adsorção. Foram realizados ensaios cinéticos bem como de equilíbrio de adsorção para determinação do tempo de equilíbrio e capacidade máxima de adsorção, respectivamente, bem como estudo da adsorção em coluna de leito fixo. Como resultados, a caracterização do biossorvente revelou um pHpcz de 6. Também foi observada possível presença de macroporos, além de alterações nas bandas 1374 e 1317 cm⁻¹, que podem estar associadas a grupos carboxilato e vibrações de deformação das ligações C–H ou –OH. Os resultados dos ensaios de adsorção indicaram melhor remoção do corante vermelho reativo 4B em pH 2, dosagem de adsorvente de 1,09 g L-1, 100 rpm e temperatura ambiente (25°C). A cinética de adsorção indicou tempo de equilíbrio em torno de 1440 min para o corante vermelho reativo 4B com capacidade de adsorção de aproximadamente 34,7 mg g-1. O modelo de pseudosegunda ordem foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais (R² = 0,9968), indicando a possibilidade de ocorrência de quimissorção. No estudo do equilíbrio, o modelo de Sips apresentou o melhor ajuste aos dados de adsorção, com R² de 0,9955, indicando qualidade de ajuste, com indicativo de adsorção em superfície heterogênea com capacidade máxima de adsorção de cerca de 153 mg g-1. Em sistema contínuo, com concentração inicial de 100 mg L-1 e vazão de 100 mL h-1, foram determinados os pontos de ruptura e saturação para adsorção em leito fixo, sendo eles 240 e 570 minutos, respectivamente. Foi avaliada a capacidade de adsorção de outros poluentes pela torta de linhaça, sendo identificada capacidade de adsorção do herbicida 2,4-D (C0 = 100 mg L-1) e do fármaco cloridrato de metformina (C0 = 20 mg L-1) de 10,3 mg g-1 e 3,1 mg g-1, respectivamente. Com isso, esses resultados sugerem uso potencial da torta de linhaça como biossorvente de baixo custo para remoção de corantes têxteis, agroquímicos e fármacos de soluções aquosas, mostrando-se uma alternativa sustentável e de fácil acesso para emprego em estações de tratamento de efluentes. |
| Abstract: | This study aimed to analyze the potential of flaxseed cake in adsorbing the reactive red 4B dye. The adsorbent was obtained after oil extraction from ground flaxseeds; the resulting cake was washed with water, dried in an oven at 50 °C, and stored. The flaxseed cake was characterized through pH at the point of zero charge (pHpzc), scanning electron microscopy, and Fourier-transform infrared spectroscopy. Batch adsorption experiments were conducted under different operational conditions, varying initial solution pH, adsorbent dosage, and agitation speed. In all experiments, the biosorbent was mixed with 50 mL of pollutant solution (C₀ = 100 mg L⁻¹) and kept under constant agitation for a set period. After the experiments, the biosorbent was separated by centrifugation (3000 rpm, 10 min) and the supernatant analyzed using UV-Vis spectrophotometry (518 nm). A 2² central composite rotational design was used to optimize the initial pH and adsorbent dosage, with adsorption capacity as the response variable. Kinetic and equilibrium studies were also performed to determine equilibrium time and maximum adsorption capacity, respectively, as well as fixed-bed column adsorption experiments. The biosorbent characterization revealed a pHpzc of 6.0. Possible macropores were observed, along with changes in the 1374 and 1317 cm⁻¹ bands, which may be associated with carboxylate groups and deformation vibrations of C–H or –OH bonds. Adsorption tests showed the best dye removal at pH 2.0, with adsorbent dosage of 1.09 g·L⁻¹, 100 rpm, and room temperature (25 °C). The adsorption kinetics indicated an equilibrium time around 1440 minutes with a capacity of approximately 34.7 mg g⁻¹. The pseudo-second-order model best fit the experimental data (R² = 0.9968), suggesting possible chemisorption. In the equilibrium study, the Sips model showed the best fit (R² = 0.9955), indicating heterogeneous surface adsorption with a maximum capacity of about 153 mg g⁻¹. In a continuous system, with initial concentration of 100 mg L⁻¹ and flow rate of 100 mL h⁻¹, the breakthrough and saturation points for the fixed-bed column were 240 and 570 minutes, respectively. The adsorption capacity of flaxseed cake for other pollutants was also evaluated, with capacities of 10.3 mg·g⁻¹ for the herbicide 2,4-D (C₀ = 100 mg L⁻¹) and 3.1 mg g⁻¹ for the pharmaceutical metformin hydrochloride (C₀ = 20 mg L⁻¹). These results suggest the potential use of flaxseed cake as a low-cost biosorbent for the removal of textile dyes, agrochemicals, and pharmaceuticals from aqueous solutions, making it a sustainable and accessible alternative for use in wastewater treatment plants. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38192 |
| Aparece nas coleções: | FB - Engenharia Química |
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