Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3398
Título: Estudo da remoção de microcistinas por adsorção em nanotubos de titanato de hidrogênio a partir de uma substância modelo
Título(s) alternativo(s): Study of microcystins removal by adsorption on hydrogen titanate nanotubes from a model substance
Autor(es): Rocha, Liliane Sessi da
Orientador(es): Bassetti, Fatima de Jesus
Palavras-chave: Cianotoxinas
Microcistinas
Adsorção
Corantes
Nanotubos
Titanatos
Materiais nanoestruturados
Água - Purificação
Tecnologia ambiental
Cyanobacterial toxins
Microcystins
Adsorption
Colorings matter
Nanotubes
Titanates
Nanostructured materials
Water - Purification
Green technology
Data do documento: 30-Jun-2017
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: ROCHA, Liliane Sessi da Rocha. Estudo da remoção de microcistinas por adsorção em nanotubos de titanato de hidrogênio a partir de uma substância modelo. 2017. 68 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2017.
Resumo: Um dos problemas causados pela contaminação dos recursos hídricos é a eutrofização e sua principal consequência é a proliferação de cianobactérias, que podem significar risco à saúde da população, devido à produção de cianotoxinas, dentre elas as microcistinas (MCs). Diversos estudos já mostraram que os processos convencionais de tratamento de água não são eficientes na remoção de MCs, mas processos alternativos, como a adsorção, mostram-se eficazes. Os nanotubos de titanato de hidrogênio (TiNT-H) são materiais promissores, pois possuem grande área superficial, com textura mesoporosa, facilitando a adsorção de poluentes de tamanho molecular semelhante às MCs. O objetivo deste trabalho foi avaliar a remoção de MCs em água por adsorção em TiNT-H, a partir de uma substância modelo. Neste contexto, foi utilizado o corante preto reativo 5 (PR-5), cuja massa molar e tamanho molecular têm valores próximos aos das MCs. O adsorvente foi caracterizado quanto à área superficial, volume dos poros, dimensões e forma. Foram realizados ensaios de adsorção com o PR-5, a 25 ºC e concentração inicial de 5 mg L-1. Primeiramente, avaliou-se o efeito do pH (faixa de 2 a 11), sendo os melhores resultados obtidos em pH 2, provavelmente pela ocorrência de neutralização de cargas pelos prótons H+, evitando, assim, a repulsão de cargas entre o PR-5, que é um corante aniônico, e os TiNT-H, que possuem superfície predominantemente negativa. No estudo cinético, o tempo de equilíbrio foi de 90 minutos, sendo que dentre os modelos de pseudo-primeira e pseudo-segunda ordem, este último apresentou-se mais adequado ao processo adsortivo (R2 = 0,9963), apresentando constante de velocidade (k2) igual 10,83 g mg-1 min-1. Os ensaios de equilíbrio de adsorção foram aplicados aos modelos isotérmicos de Langmuir e Freundlich, sendo que este último se apresentou mais adequado para os dados obtidos no presente estudo, devido à sua maior correlação linear (R2 = 0,9539), em comparação com o modelo de Langmuir (R2 = 0,9123). Com o modelo de Freundlich, obteve-se capacidade de adsorção saturada (qm) igual a 52,98 mg g-1 a 25 ºC e a constante KL de 1,75 L mg-1. Os parâmetros fornecidos pela isoterma de Freundlich foram: constante KF = 0,032 (mg g-1)(L mg-1)1/n; n = 2,444; e 1/n = 0,40. A isoterma otida é do tipo S – Spherical, subgrupo 4, conforme a classificação de Giles. A partir dos resultados positivos com o PR-5, foram realizados ensaios de adsorção com o extrato pré-purificado de MCs, a 25 ºC, por 90 minutos, com concentração inicial de 50 μg L-1, variando volume (25 e 50 mL) e pH (2 e 8). Utilizando o volume de 25 mL em pH 2, a remoção obtida foi de 90,8% e em pH 8 igual a 92,2%. No volume de 50 mL em pH 8, a remoção foi 86,4%.Os resultados de remoção por adsorção foram considerados satisfatórios e concluiu-se que o pH não é um fator que exerce elevada influência no processo adsortivo, diferente dos resultados obtidos com o corante PR-5. Para uma melhor avaliação, sugere-se que mais estudos sejam realizados, com ampla variação de pH, bem como ensaios cinéticos e de equilíbrio de adsorção, preferencialmente com um padrão analítico de MCs, a fim de avaliar com maior precisão a sua interação com os TiNT-H.
Abstract: One of the problems caused by contamination of water resources is eutrophication and its main consequence is the excessive proliferation of cyanobacteria. These can pose a health risk to the population, due to the production of cyanotoxins, amongthem microcystins (MCs). Several studies have already shown that conventional water treatment processes are not effective in removing the dissolved fraction of MCs, but alternative processes, such as adsorption, have shown efficacy in removing these compounds. Hydrogen titanate nanotubes (TiNT-H) are promising materials, since they have a large specific surface area with essentially mesoporous texture, facilitating pollutants adsorption of a molecular size similar to microcystins. The aim of this work was to evaluate the removal of MCs in water by adsorption on TiNT-H, based in a model substance. In this context, reactive black 5 dye (PR-5) was used; whose molar mass and molecular size have values close to MCs. The adsorbent was characterized using surface area, pore volume, size, and shape. Adsorption tests were performed with PR-5, at 25 °C and initial concentration of 5 mg L-1. Firstly, pH effect was evaluated (range of 2 to 11), with the best results in pH 2, probably due to neutralization of charges with H+ protons, thus avoiding repulsion of charges between PR-5, an anionic dye, and TiNT-H, which have a predominantly negative surface. In the kinetic study, equilibrium time obtained was 90 minutes, and among the pseudofirst order and pseudo-second order models, the latter was more adequate to the system (R2 = 0.9963) providing a constant of speed (k2) equal to 10.83 g mg-1 min-1. Adsorption equilibrium tests were applied to Langmuir and Freundlich isothermal models, and the latter was adequate for the data obtained in the present study, due to its higher linear correlation (R2 = 0.9539), compared to the Langmuir model (R2 = 0.9123). Freundlich model yielded the corresponding monolayer saturated adsorption capacity (qm) of 52.98 mg g-1 at 25 °C and the constant KL equal to 1.75 L mg-1. The parameters provided by Freundlich isotherm were: constant KF = 0.032 (mg g- 1)(L mg-1)1/n, n = 2.444 and 1/n = 0.40. The isotherm is of type S – Spherical, subgroup 4, according to Giles classification. From the positive results with PR-5, adsorption tests were performed with a pre-purified extract of MCs at 25 ºC for 90 minutes, with an initial concentration of 50 µg L-1, varying volume (25 and 50 mL) and pH (2 and 8). Using the volume of 25 mL, removal was equal to 90.8% at pH 2 and 92,2% at pH8. Using the volume of 50 mL at pH 8, removal was equal to 86,4%. Results of adsorption removal were considered satisfactory and it was concluded that pH is not a factor of great influence in the adsorption process, different from the results obtained with PR-5 dye. Further studies with wide pH variation, as well as kinetic and adsorption equilibrium tests, preferably with an analytical standard of MCs, are proposed in order to more accurately assess their interaction with TiNT-H.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3398
Aparece nas coleções:CT - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
CT_PPGCTA_Rocha, Liliane Sessi da_2017.pdf3,8 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.