Reuse of maize bucket for potential removal of commercial formulation of glyphosate in water phase by the adsorption technique

Autor: Marcelino, Nayara Valéria Assis
Přispěvatelé: Cuba, Renata Medici Frayne, Teran, Francisco Javier Cuba, Ostroski, Indianara Conceição
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG
Universidade Federal de Goiás (UFG)
instacron:UFG
Popis: As indústrias químicas ligadas à agricultura e pecuária, desenvolveram diversos produtos químicos para a utilização no ambiente, entre os quais encontram-se substâncias que possuem atividade de desregulação endócrina. Nesse contexto destaca-se o herbicida glifosato (GLF), que está entre os quatro agroquímicos mais utilizados no Brasil (glifosato e seus sais; 2,4-D; acefato; óleo mineral) sendo empregado principalmente, na cultura de soja e cana-de-açúcar. A principal fonte de exposição do glifosato para os organismos vivos é a ingestão de água, visto que os sistemas convencionais de tratamento de água e efluentes, não são capazes de remover ou degradar por completo uma série de compostos orgânicos sintéticos. Nessa conjuntura faz-se necessário a utilização de métodos complementares de tratamento, dos quais a adsorção pode ser de interesse técnico e ambiental, devido sua eficiência e, principalmente, na versatilidade de matérias primas utilizadas para produção de material adsorvente. Desta forma, o objetivo desse estudo foi o reaproveitamento de sabugo de milho por meio da produção de biocarvão (BC) e carvão ativado (CA), para potencial remoção do herbicida glifosato (GLF) (formulação comercial) em meio aquoso por meio da técnica de adsorção. O BC foi submetido apenas a etapa de carbonização já o CA foi sujeito a carbonização seguido de ativação química com H3PO4.Os adsorventes foram caracterizados por análises de difração de raios X (DRX) e de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), adsorção e dessorção de N2, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e determinação do potencial de carga zero (pHPCZ). O efeito do pH inicial e da massa de adsorvente também foi avaliado. Os estudos cinéticos de adsorção foram ajustados aos modelos de pseudoprimeira e pseudosegunda ordem. A natureza do processo de adsorção foi estudada por meio dos modelos de isoterma de Langmuir e Freundlich, e os parâmetros termodinâmicos calculados para as temperaturas de 23, 43 e 63°C. O tratamento ácido provocou o aumentou da área superficial (7,48 m²/g BC para 34,126 m²/g CA) favorecendo a formação de mesoporos e pouco influenciou nas cargas superficiais. A adsorção de GLF mostrou-se altamente dependente do pH e ambos adsorventes atingiram sua capacidade máxima de adsorção em pH neutro (7,0). Ambos adsorventes atingiram o equilíbrio em 60 min de ensaio, sendo que em apenas 15 min o CA atinge 93% da sua capacidade máxima de adsorção e o BC 68%, apresentando melhor ajuste ao modelo de pseudo-segunda ordem. Os dados de equilíbrio obtidos experimentalmente, para as temperaturas de 23, 43 e 63 °C, apresentaram melhor ajuste ao modelo de Langmuir para o BC indicando quimissorção, e de Freundlich para o CA indicando Fisissorção. A ativação química elevou a capacidade máxima de adsorção (qmax de Langmuir) de 1,08 mg g-1 para 1,51 mg g-1. Os valores das constantes termodinâmicas, revelaram que a adsorção de GLF é de natureza endotérmica, favorecida com o aumento da temperatura (ΔH>0), e endergônica (ΔG > 0), indicando que o processo de adsorção não é espontâneo. Like the chemical industries applied to agriculture and livestock, they develop several chemicals for use in the environment, including chemicals that can be used for endocrine disrupting activities. In this context, the use of the herbicide Glyphosate (GLF), which is among the four most used agrochemicals in Brazil (glyphosate and its salts; 2,4-D; Acephate; mineral oil) is the main used, soybean and sugar cane. The main source of exposure of glyphosate to living organisms is a water intake, since water and wastewater treatment systems are not able to remove or degrade by a complete series of synthetic organic compounds. In this situation, it is necessary to use complementary treatment methods, of which adsorption may be of technical and environmental interest, due to its efficiency and, mainly, in the versatility of raw materials used for the production of material adsorbent. Thus, the objective of this study was the reuse of corn maize through the production of biochar (BC) and activated carbon (CA), for potential removal of glyphosate herbicide (GLF) (commercial use) in aqueous medium using the technique of adsorption. The BC was subjected to only the carbonization step, while the CA was subjected to carbonization followed by chemical activation with H3PO4. The adsorbents were characterized by X-ray diffraction (DRX) and infrared analysis by Fourier transform (FTIR), adsorption and N2 desorption, scanning electron microscopy (SEM) and determination of the zero charge potential (pHPCZ). The effect of the initial pH and the adsorbent mass was also evaluated. The kinetic studies of adsorption were adjusted to the models of pseudo-first and pseudo-second order. The nature of the adsorption process was studied using the Langmuir and Freundlich isotherm models, and the thermodynamic parameters calculated for the temperatures of 23, 43 and 63 ° C. The acid treatment caused an increase in the surface area (7.48 m² / g BC to 34.126 m² / g CA) favoring the formation of mesopores and had little influence on the surface loads. The adsorption of GLF proved to be highly dependent on pH and both adsorbents reached their maximum adsorption capacity at neutral pH (7.0). Both adsorbents reached equilibrium in 60 min of testing, and in just 15 min the CA reaches 93% of its maximum adsorption capacity and the BC 68%, showing a better fit to the pseudo-second model. indicating a tendency for chemical adsorption. The equilibrium data obtained experimentally, for temperatures of 23, 43 and 63 ° C, showed a better fit to the Langmuir model for the BC indicating chemisorption, and Freundlich for the CA indicating Fisissorection. Chemical activation increased the maximum adsorption capacity (Langmuir qmax) from 1.08 mg g-1 to 1.51 mg g-1 The values of the thermodynamic constants revealed that the adsorption of GLF is endothermic in nature, favored with the increase in temperature (ΔH> 0), and endergonic (ΔG> 0), indicating that the adsorption process is not spontaneous. Outro
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: