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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25703| Título: | Remoção de preto reativo 5 e bisfenol A por adsorção com carvão ativado e cinza de casca de arroz |
| Título(s) alternativo(s): | Removal of reactive black 5 and bisphenol A by adsorption with activated carbon and rice husk ash |
| Autor(es): | Cavalcante, Luan Costa |
| Orientador(es): | Coral, Lucila Adriani de Almeida |
| Palavras-chave: | Adsorção Água - Purificação - Tratamento biológico Corantes Carbono ativado Indústria têxtil Adsorption Water - Purification - Biological treatment Colorings matter Carbon, Activated Textile industry |
| Data do documento: | 30-Abr-2021 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | CAVALCANTE, Luan Costa. Remoção de preto reativo 5 e bisfenol A por adsorção com carvão ativado e cinza de casca de arroz. 2021. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021. |
| Resumo: | Desde a década de 70, tem sido cada vez mais comum a presença de micropoluentes na água, tais como o corante azo preto reativo 5 (PR5), muito utilizado na indústria têxtil, e desreguladores endócrinos como o bisfenol A (BPA), utilizado em larga escala na fabricação de plásticos. Esses e outros micropoluentes podem trazer alterações adversas, causando danos ambientais e à saúde devido ao seu elevado potencial carcinogênico e alteração hormonal. A adsorção é um processo empregado na remoção de micropoluentes em água, e a utilização de resíduo agroindustrial pode ser uma alternativa viável como material adsorvente, tal como a casca de arroz, resíduo do qual o Brasil conta com a geração de mais de 20 milhões de toneladas/ano. O presente estudo teve como objetivo avaliar a remoção de PR5 e BPA em água utilizando carvão ativado pulverizado (CAP) comercial e cinza da casca de arroz (CCA) como materiais adsorventes. O estudo foi inicialmente realizado com CAP para avaliar a melhor remoção de PR5, considerando-se diferentes valores de pH (2-12). Para a realização de ensaios cinéticos do PR5 com CAP e CCA, foram adotadas como melhores dosagens 0,4 g L-1 para CAP e 15 g L-1 para CCA, e concentração da solução de PR5 igual a 90 mg L-1. Para a avaliação da isoterma variou-se a concentração do corante PR5 de 60 a 240 mg L-1, tendo-se obtido equilíbrio de adsorção (qe) após 40 minutos para o CAP, com maior qe em pH 2. O modelo de adsorção que mais se mostrou favorável foi o de Langmuir (R² = 0,974) com capacidade máxima de adsorção em monocamada (qmax) de 154,17 mg g- 1. Foram realizados estudos termodinâmicos em diferentes temperaturas (298, 308 e 318 K) para os dois materiais avaliados (CAP e CCA) e os valores de ΔHº e ΔGº foram negativos, indicando que a adsorção no sistema ocorre de forma exotérmica e espontânea. Assim como para o PR5, a remoção de BPA por CCA também foi avaliada em função do pH (2-12). Nos estudos cinéticos do BPA com CCA, foi utilizada a dosagem de 15 g L-1 e concentração da solução de BPA igual a 100 mg L-1. Para a avaliação da isoterma, variou-se a concentração de 60 a 240 mg L-1 de BPA, tendo-se obtido equilíbrio de adsorção (qe) após 240 minutos, com maior qe em pH 2. O modelo de adsorção que mais se mostrou favorável foi o de Redlich-Peterson (R² = 0,986), apresentando um αRP igual a 0,689, o que indica que o modelo se adapta ao modelo de Langmuir, e capacidade máxima de adsorção em monocamada (qmax) de 5,76 mg g-1. Foram realizados estudos termodinâmicos em diferentes temperaturas (298, 308 e 318 ºK), tendo-se observado no sistema com CCA que na adsorção de BPA os valores ΔGº foram negativos e os valores de ΔHº positivos, indicando que a adsorção no sistema ocorreu de forma espontânea e endotérmica. Estudos granulométricos com CCA na remoção de PR5 em 100 e 200 mesh indicaram remoção próxima a 60% em pH 2, não sendo observada diferença significativa na remoção em pH 7. No estudo de remoção de BPA não houve diferença variando-se pH e granulometria. Embora a CCA tenha demonstrado menor capacidade adsortiva na remoção de PR5 e BPA, considera-se que este material possa vir a ser uma alternativa econômica para a adsorção de micropoluentes em baixas concentrações. |
| Abstract: | Since the 1970s, the presence of micropollutants in water has been increasingly common, such as the azo dye reactive black 5 (RB5), which is widely used in the textile industry, and endocrine disruptors such as bisphenol A (BPA), that have been used in large scale manufacturing of plastics. These and other micropollutants can have adverse effects on the environment, causing damage to both the environment and public health due to their high carcinogenic potential and hormonal changes. Adsorption is a process used to remove micropollutants from water, the use of agro-industrial waste can be a viable alternative as an adsorbent material, such as rice husk, a waste material from which Brazil generates more than 20 million tons per year. This study aimed to evaluate the removal of RB5 and BPA in water using commercial powdered activated carbon (PAC) and rice husk ash (RHA) as adsorbent materials. The study was initially carried out with PAC to evaluate the best RB5 removal under different pH conditions (2-12). For the performance of RB5 kinetic tests with PAC and RHA, 0.4 g L-1 for PAC and 15 g L-1 for RHA were adopted as the best dosages, and 90 mg L-1 of RB5 solution’s concentration. To perform the isotherm studies, RB5 concentration was varied from 60 to 240 mg L-1, and the adsorption equilibrium (qe) for PAC was obtained after 40 minutes with a higher qe at pH 2. The most favorable adsorption model was Langmuir (R² = 0.974) with a maximum monolayer adsorption capacity (qmax) of 154.17 mg g-1. Thermodynamic studies were carried out at different temperatures (298, 308 and 318 K) for both materials (PAC and RHA) and ΔH° and ΔG° values were negative, indicating that the adsorption is an exothermic and spontaneous process. As with RB5, the removal of BPA by RHA was also evaluated as a function of pH (2-12). For the kinetic study of BPA using RHA, a 15 g L-1 adsorbent dosage and 100 mg L-1 concentration of BPA solution were used. For the evaluation of the isotherm, the BPA concentration varied from 60 to 240 mg L-1, reaching the adsorption equilibrium (qe) after 240 minutes, and a higher qe at pH 2. The most favorable adsorption model was the Redlich-Peterson model (R² = 0.986), showing a αRP of 0.689, which indicates that the model fits better the Langmuir model, with a maximum monolayer adsorption capacity (qmax) of 5.76 mg g-1. Thermodynamic studies were carried out at different temperatures (298, 308 and 318 K), and the results shown through the study using RHA for BPA adsorption is that the ΔG° values were negative and the ΔH° values were positive, indicating that the adsorption was a spontaneous and endothermic process. Particle size effect studies with RHA for RB5 removal for 100 and 200 mesh showed removal of approximately 60% at pH 2, and no significant difference was observed in the removal. In the study of BPA removal, there was no difference in varying pH and particle sizes. Although the RHA has shown lower adsorption capacity in the removal of RB5 and BPA, this material may prove to be an economical alternative for the adsorption of micropollutants in low concentrations. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25703 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental |
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