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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38207| Título: | Adsorção de hidrocarbonetos benzeno e tolueno em hidrocarvão de lodo de esgoto e bagaço de malte |
| Título(s) alternativo(s): | Adsorption of benzene and toluene hydrocarbons in sewage sludge and malt bagasse hydrocarbon |
| Autor(es): | Ferreira, Thayná Pereira |
| Orientador(es): | Souza, Fernanda Batista de |
| Palavras-chave: | Hidrocarbonetos Poluentes Adsorção Cinética química Hydrocarbons Pollutants Adsorption Chemical kinetics |
| Data do documento: | 30-Jun-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Francisco Beltrao |
| Citação: | FERREIRA, Thayná Pereira. Adsorção de hidrocarbonetos benzeno e tolueno em hidrocarvão de lodo de esgoto e bagaço de malte. 2025. Trabalho de conclusão de curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2025. |
| Resumo: | A contaminação de águas por hidrocarbonetos derivados do petróleo representa um problema ambiental relevante, especialmente devido à presença dos compostos BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos), conhecidos por seu elevado potencial tóxico e carcinogênico. Este trabalho teve como objetivo avaliar o uso de hidrocarvão, produzido a partir do bagaço de malte e do lodo de esgoto, na adsorção de benzeno e tolueno em meio aquoso. A síntese do material foi realizada por carbonização hidrotérmica a 180 °C durante 4 horas, seguida de ativação química. O material foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura (MEV). A quantificação dos compostos foi realizada por cromatografia gasosa com detector de ionização de chama (CG-DIC). Foram conduzidos ensaios cinéticos e de equilíbrio, tanto em sistemas monocomponentes quanto bicomponentes. Nas análises cinéticas, as coletas ocorreram nos tempos de 5, 30, 60, 180, 360 e 720 minutos, utilizando-se 30 mL de solução contendo 30 mg L-1 de cada composto nos testes individuais e 15 mg L-1 de cada um nos bicomponentes, com 0,3 mg de hidrocarvão. Os dados experimentais foram ajustados aos modelos cinéticos de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem, bem como às isotermas de Langmuir e Freundlich. Os resultados obtidos por MEV revelaram aumento na porosidade e formação de cavidades no hidrocarvão, favorecendo o processo de adsorção. A partir da análise cinética, observou-se que, em apenas 5 minutos, praticamente toda a concentração de ambos os poluentes foi adsorvida. O modelo de pseudo-segunda ordem apresentou melhor desempenho para ambos os compostos. As isotermas revelaram comportamentos distintos: o modelo de Langmuir se ajustou melhor ao benzeno, indicando adsorção em monocamada, enquanto o modelo de Freundlich foi mais adequado ao tolueno, sugerindo adsorção em multicamadas. A eficiência do material foi elevada, com remoção superior a 99% nos primeiros minutos. No sistema bicomponente, observou-se competição pelos sítios ativos, com maior seletividade pelo tolueno, cuja adsorção foi superior à do benzeno. Conclui-se que o hidrocarvão obtido de resíduos agroindustriais apresenta desempenho e viabilidade como adsorvente sustentável para o tratamento de águas contaminadas por compostos aromáticos. |
| Abstract: | The contamination of water bodies by petroleum-derived hydrocarbons represents a significant environmental issue, especially due to the presence of BTEX compounds (benzene, toluene, ethylbenzene, and xylenes), known for their high toxicity and carcinogenic potential. This study aimed to evaluate the use of hydrochar, produced from malt bagasse and sewage sludge, in the adsorption of benzene and toluene in aqueous media. The material was synthesized through hydrothermal carbonization at 180 °C for 4 hours, followed by chemical activation. The resulting material was characterized by scanning electron microscopy (SEM). Quantification of the compounds was carried out using gas chromatography with a flame ionization detector (GCFID). Kinetic and equilibrium experiments were conducted in both single-component and binary systems. In the kinetic analyses, samples were collected at 5, 30, 60, 180, 360, and 720 minutes, using 30 mL of solution containing 30 mg L-1 of each compound in individual tests and 15 mg L-1 of each in the binary system, with 0.3 mg of hydrochar. The experimental data were fitted to pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetic models, as well as to Langmuir and Freundlich isotherms. The SEM results revealed increased porosity and the formation of cavities in the hydrochar, favoring the adsorption process. From the kinetic analysis, it was observed that in just 5 minutes, nearly all of both pollutants were adsorbed. The pseudo-second-order model showed the best fit for both compounds. The isotherms revealed distinct behaviors: the Langmuir model fitted benzene better, indicating monolayer adsorption, while the Freundlich model was more suitable for toluene, suggesting multilayer adsorption. The material exhibited high efficiency, with removal rates exceeding 99% within the first minutes. In the binary system, competition for active sites was observed, with greater selectivity for toluene, which showed higher adsorption compared to benzene. It is concluded that hydrochar obtained from agro-industrial residues demonstrates performance and viability as a sustainable adsorbent for treating water contaminated by aromatic compounds. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38207 |
| Aparece nas coleções: | FB - Engenharia Química |
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