Bioadsorvente derivado da pachira aquatica aubl. no processo de biossorção para remoção de metais em efluentes

Autor: Nascimento, Talita Lorena da Silva do
Přispěvatelé: Curbelo, Fabíola Dias da Silva, Oliveira, Karine Fonseca Soares de, Sousa, Magna Angélica dos Santos Bezerra, Melo, Marcus Antônio de Freitas, Braga, Renata Martins
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFRN
Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron:UFRN
Popis: O uso de subprodutos agroindustriais para remoção de contaminantes através do processo de adsorção tem sido uma alternativa sustentável devido sua origem renovável, abundância, baixo custo e eficiência comparada ao carvão comercial. Nesse sentido, o presente estudo objetivou investigar a utilização do bioadsorvente derivado da casca do fruto da Pachira aquática para remoção de íons metálicos em solução aquosa. O bioadsorvente foi produzido através da carbonização das cascas da biomassa a 450°C, e caracterizado através da análise imediata, DRX, MEV, potencial de carga zero, potencial zeta, termogravimetria e titulação de Boehm. O planejamento fatorial completo com pontos centrais foi aplicado para otimizar os ensaios de adsorção e verificar a influência da concentração de íons metálicos Ni2+ e Cd2+, massa de adsorvente e temperatura na capacidade de remoção de tais íons. Os ensaios de adsorção foram desenvolvidos por meio de sistemas em batelada e em coluna de leito fixo. Os ensaios de cinética indicaram a ocorrência quimissorção, sendo o modelo de pseudo segunda ordem o que melhor se ajustou aos dados experimentais. O equilíbrio do processo foi atingido em 300 min com remoção de 81% e 96% para Ni2+ e Cd2+, respectivamente. Os ensaios isotérmicos demonstraram que o modelo que melhor descreveu o processo foi o de Langmuir, também sugerindo a ocorrência de quimissorção, e que o aumento da concentração de adsorbato aumentou a quantidade de íons removido pelo CPA. O estudo da termodinâmica de adsorção mostrou que o sistema, para ambos os íons, é endotérmico, uma vez que os valores de ΔH foram positivos, e que as condições de adsorção são não espontâneas, indicadas pelos resultados de ΔG positivo. Além disso, os resultados de ΔH >20 kJ/mol para ambos os íons confirmaram que o processo ocorrido foi o de quimissorção. As curvas de ruptura mostraram que a uma vazão de 3 mL/min e altura de leito de 12 cm obteve-se resultados maiores de remoção. A capacidade de adsorção dos metais na coluna de leito fixo foi maior para o Cd2+ do que Ni2+. Foi observado que para a concentração do adsorbato de 100 mg/L o tempo de ruptura foi atingido muito rápido, porém diminuindo a concentração para 45 mg/L esse tempo foi aumentado em cerca de 6x. O bioadsorvente produzido a partir da casca do fruto da Pachira aquática tem potencial de remoção de metais em efluentes industriais, proporcionando valorização de um subproduto florestal de forma sustentável através de sua aplicação em sistemas de tratamento de efluentes. The use of agro-industrial products to remove contaminants through the adsorption process has been a sustainable alternative due to its renewable origin, abundance, low cost and efficiency compared to commercial coal. In this sense, the present study aimed to investigate the use of a bioadsorbent derived from the fruit peel of aquatic Pachira for the removal of metallic ions in aqueous solution. The bioadsorbent was produced by carbonization of the biomass husks at 450 °C, and characterized through immediate analysis, XRD, SEM, the zero charge potential, zeta potential, thermogravimetry and Boehm titration. The full factorial design with central points was applied to optimize the adsorption tests and verify the influence of the concentration of Ni2+ and Cd2+ metallic ions, adsorbent mass and temperature on the removal capacity of such ions. The adsorption tests were developed using batch and fixed bed column systems. The kinetic tests indicated the occurrence of chemisorption, and the pseudo second order model was the one that best fit the experimental data. Process equilibrium was reached within 300 min with 81% and 96% removal for Ni2+ and Cd2+, respectively. The isothermal tests showed that the model that best described the process was the Langmuir model, also suggesting the occurrence of chemisorption, and that increasing the concentration of adsorbate increased the number of ions removed by CPA. The study of adsorption thermodynamics showed that the system, for both ions, is endothermic, since the ΔH values were positive, and that the adsorption conditions are non-spontaneous, indicated by the positive ΔG results. Furthermore, the results of ΔH >20 kJ/mol for both ions confirmed that the process occurred was that of chemisorption. The rupture curves showed that at a flow rate of 3 mL/min and bed height of 12 cm there were better removal results. The adsorption capacity of metals in the fixed bed column was greater for Cd2+ than Ni2+. It was observed that for adsorbate concentration of 100 mg/L, the break-up time was reached very quickly, however, by decreasing the concentration to 45 mg/L, this time was increased by about 6x. The bioadsorbent produced from the fruit peel of the Pachira aquática has the potential to remove metals in industrial effluents, providing sustainable valorization of a forest by-product through its application in effluent treatment systems.
Databáze: OpenAIRE
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