Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química. / Made available in DSpace on 2012-10-21T05:06:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 195541.pdf: 987945 bytes, checksum: dcefb856ca49140b25a760ac2899b054 (MD5) / Estudo das interações do processo de adsorção dos íons de metais e corantes sobre o xantato de celulose. O xantato de celulose foi obtido da celulose através de tratamento com hidróxido de sódio e dissulfeto de carbono. A adsorção foi acompanhada a partir das soluções dos sais dos íons de metais e de soluções dos corantes. A adsorção dos íons de metais foi analisada por espectrofotometria de absorção atômica e dos corantes em espectrofotômetro UV-visível. As isotermas de Freundlich e Langmuir foram empregadas para determinar a afinidade e a quantidade adsorvida. As curvas cinéticas foram estudadas em três temperaturas diferentes e a partir da constante cinética observada (kobs) foi possível calcular os parâmetros termodinâmicos do processo de adsorção dos íons de metais e dos corantes, no xantato de celulose.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química / Made available in DSpace on 2012-10-22T07:20:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224274.pdf: 981870 bytes, checksum: e4e7df529cbab7af0161eea75f456235 (MD5) / Novos materiais adsorventes preparados a partir da imobilização covalente dos agentes complexantes 2-[bis-(piridilmetil)aminometil]-4-metil-6-formil-fenol (BPMAMFF) e 2-[2-(hidroxibenzil)-2-(piridilmetil)aminometil]-4-metil-6-formil-fenol (HBPAMFF) no biopolímero quitosana (QTS) foram utilizados para a investigar a adsorção de íons metálicos em solução aquosa. A caracterização dos novos adsorventes foi realizada através das análises de CHN, IV, RMN 13C no estado sólido, DSC e TGA, que comprovaram ambas as modificações químicas da quitosana. O estudo foi conduzido para avaliar a dependência do pH da solução, o mecanismo cinético, a capacidade de adsorção e a seletividade dos íons Cu(II), Cd(II) e Ni(II) pela QTS-BPMAMF e dos íons Cu(II) e Fe(III) pela QTS-HBPAMF. Os resultados mostraram que a QTS-BPMAMF apresentou alta capacidade e seletividade de adsorção de Cu(II). A QTS-HBPAMF foi testada para remover Fe(III) de um efluente de mineração de carvão e apresentou alta seletividade para o metal na presença dos demais íons metálicos contidos no efluente. Foram realizados estudos de dessorção dos íons metálicos, os quais sugeriram a possibilidade de reutilização dos materiais adsorventes. A modificação da superfície da quitosana com agentes complexantes é uma alternativa importante que pode melhorar a capacidade e a seletividade de adsorção para íons metálicos específicos.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Curso de Pós-Graduação em Química / Made available in DSpace on 2012-10-20T14:49:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 212039.pdf: 1095744 bytes, checksum: b5f0ad5be83a3d77807c6df5b604babc (MD5) / A supressão da fluorescência do naftaleno por íons NO3-, em soluções aquosas, é inibida por micelas de dodecil sulfato de sódio (SDS). O efeito do SDS permite determinar a agregação do surfactante, já que a emissão da fluorescência do naftaleno aumenta consideravelmente após atingir a concentração micelar crítica do SDS (cmc = 0,0043 mol L-1) na presença de HNO3.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Curso de Pós-Graduação em Química / Made available in DSpace on 2012-10-19T11:36:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T18:45:35Z : No. of bitstreams: 1 179180.pdf: 5053982 bytes, checksum: f8c7800667cb8a313b829289e1b1a133 (MD5) / Remoção de corantes reativos por processo de adsorção e coagulação/floculação empregando o biopolímero quitosana. Os estudos foram realizados com os corantes reativos individualmente e com efluentes fornecidos pela Buettner e Anglian Water (Brusque). A quitosana mostrou-se uma excelente opção para tratamento de efluentes residuários têxteis, aliadas às vantagens ecológicas ao meio ambiente

Orientador : Prof. Dr. George Stanescu / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Defesa: Curitiba, 22/11/2016 / Inclui referências : f. 59-62 / Resumo: A emissão de vapores de hidrocarbonetos na atmosfera representa uma das fontes importantes de poluição que seguem sem ser controladas. Somado aos problemas ambientais, o impacto econômico gerado por estas emissões é um tema inevitável. Segundo a agência ambiental dos EUA uma perda anual de aproximadamente R$ 482 milhões é causada pela vaporização de vários hidrocarbonetos e a emissão para atmosfera durante abastecimento dos automóveis de pequeno porte. Além dos fatores ambiental e econômico existe ainda o mais importante problema que é a saúde humana. A contínua exposição a vapores de hidrocarbonetos pode causar diversos danos à saúde. Por exemplo, uma exposição de longo prazo ao benzeno, um dos hidrocarbonetos presentes na gasolina, pode causar alterações na medula óssea, no sangue, nos cromossomos, no sistema imunológico, no sistema nervoso central além de vários tipos de câncer. Visando contribuir para solucionar esse tipo de problema, uma configuração física de um novo dispositivo equipado com Tubo Vortex para remoção por liquefação e / ou solidificação de vapores de hidrocarbonetos de misturas gasosas com ar é apresentado neste trabalho. Um modelo matemático para avaliar a capacidade de remoção de hidrocarbonetos também foi desenvolvido e solucionado numericamente quando considerar a dependência real da pressão de vapor do octano e do benzeno. Com a implementação de um trocador de calor recuperador que realiza o pré-resfriamento da mistura antes de entrar em interação térmica com o fluido frio fornecido pelo Tubo Vortex o potencial de remoção de hidrocarbonetos (octano e benzeno) foi avaliado em 6,2 - 8,0 g de hidrocarboneto/kg de ar comprimido quando os níveis de pressão na entrada do Tubo Vortex são mantidos na faixa de 3 - 7 bar. Pela tarifa convencional da Copel - Subgrupo 3 de R$ 0,64543/kWh, o custo estimado para o consumo de energia do novo equipamento com Tubo Vortex apresentado no trabalho varia entre R$ 2,73 e R$ 3,75/kg de hidrocarboneto removido para os níveis especificados da pressão. Palavras-chave: remoção de emissões gasosas, benzeno, octano, Tubo Vortex. / Abstract: The emission of hydrocarbon vapors into the atmosphere is one of the major sources of air pollution that follows without being controlled. In addition to environmental problems, the economic impact generated by these emissions is an inevitable theme! According to the US Environmental Protection Agency there is an annual loss of approximately R$ 482 million caused by vaporization of various hydrocarbons and the emission of these to the atmosphere during refueling of small cars. In addition to the environmental and economic factors, there is also the most important of all the problems that is the human health. The continuous exposure to hydrocarbon vapors can cause various health hazards. For example, a long-term exposure to benzene, one of the hydrocarbons present in gasoline, may cause changes in bone marrow, blood, the chromosomes in the immune system, and the central nervous system in addition to various types of cancer. Aiming to contribute to solve this problem, a physical configuration of a new device equipped with Vortex Tube for removal by liquefaction and / or solidification of hydrocarbon vapors from gas mixtures with air is presented in this paper. A mathematical model for evaluating the capability of this new device for hydrocarbon removal has also been developed and solved numerically when considering the actual dependence of the vapor pressure of octane and benzene. By employing a recovery heat exchanger to perform the pre-cooling of the air - hydrocarbons vapors mixture before it enters into thermal interaction with the cold gas provided by the Vortex Tube, the potential for hydrocarbon (octane and benzene) removal of the new device was numerically evaluated between 6.2 - 8.0 g of hydrocarbons vapors/ kg of compressed air, when the pressure level at the Vortex Tube inlet was maintained in the range 3-7 bar. Taking the conventional charge of the Copel - Subgroup 3 of R$ 0.64543/ kWh, the estimated operating cost for the new equipment with Vortex Tube presented in this work ranges, for specified pressure levels at the entrance of the Vortex Tube, from R$ 2.73 to R$ 3.75/ kg of hydrocarbons vapors removed. Key-words: gaseous emissions removal, benzene, octane, Vortex Tube.

São apresentados os aspectos teóricos, práticos e bibliográficos envolvidos no desenvolvimento da tese de doutorado intitulada Modificação estrutural de bentonitas nacionais: caracterização e estudos de adsorção. O trabalho consistiu no desenvolvimento de um material adsorvente a partir de bentonitas, do tipo montmorilonitas, modificadas estruturalmente com o objetivo de aumentar sua capacidade de adsorção de poluentes, orgânicos e inorgânicos. O estudo visa incrementar o valor agregado deste recurso mineral e insere-se na área de tratamento de efluentes líquidos usando adsorventes não tradicionais, eficientes e de baixo custo em substituição ao carvão ativado ou às resinas de troca iônica. Foram estudadas as propriedades físicas e químicas; distribuição de tamanho de partículas, área superficial, potenciais eletrocinéticos, capacidade de troca catiônica, composição mineralógica, morfologia superficial e espaçamento basal, bem como as propriedades adsorptivas dos argilominerais não tratados e modificados, não modificadas e pilarizadas respectivamente. Também são discutidos os mecanismos de adsorção envolvidos e o desenvolvimento de um reator contínuo (adsorção em flocos) e de separação sólido/líquido. As modificações estruturais dos argilominerais foram realizadas via homoionização com cloreto de cálcio e posterior intercalação com compostos orgânicos com ação quelante de metais. A FENAN, bentonita obtida pela intercalação com Orto Fenantrolina (OF), foi a que apresentou melhor viabilidade técnica em termos de adsorção, adsorção/dessorção, floculação e de acumulação de poluentes na forma floculada e não floculada. Adicionalmente os estudos de reversibilidade da intercalação revelaram a alta estabilidade da OF na FENAN, em soluções fortemente ácidas, onde aproximadamente 90% da OF permanece ligada à superfície da argila. A quantidade de OF adsorvida na forma de unidades micelares foi de 112 mg por grama de bentonita a pH 8,5 ± 0,5. A caracterização das bentonitas, via difração de Raios X, análise térmica, microscopia eletrônica de varredura e por microscopia de força atômica, revelou que as FENAN possuem um comportamento estrutural muito estável ao longo da seqüência de adsorção/dessorção e que após a adsorção de poluentes inorgânicos, o quelato metálico formado apresenta alta estabilidade dentro da estrutura da organobentonita. A capacidade de acumulação alcançada nas FENAN foi de 110 mg de Cu/g de bentonita, valor superior à de diversos materiais adsorventes alternativos propostos em outros trabalhos similares. Os estudos de acumulação das FENAN floculadas – FENANFLOC, indicaram que a presença de floculante, na quantidade utilizada, não afeta significativamente a capacidade de remoção das bentonitas modificadas. Este comportamento apresentado, permitiu o desenvolvimento do Reator Expandido de Flocos Adsorventes (REFA), cujas características e parâmetros operacionais são discutidos em detalhe. Finalmente, os resultados são discutidos em termos dos fenômenos interfaciais envolvidos e dos potenciais práticos deste novo adsorvente e da nova técnica de adsorção em flocos no REFA. / This work deals with the structural modification of Brazilian bentonites (montmorillonites) to be used as adsorbent materials for organic or inorganic pollutants present in aqueous solutions. The purpose of this work was to improve the adsorptive capacities to remove pollutants from wastewater and increase the economic value of raw clays. The present work can be included in the wastewater treatment using alternative and cost-effective sorbent media in substitution of activated carbon or ion exchange resins. The chemical and physical properties were studied, as well as particle size distribution; specific surface area, cation exchange capacity, electrokinetic potential, mineralogical composition, morphological surface and basal spacing. The adsorptive capacities of treated and untreated clay were also studied. Furthermore, the adsorption mechanisms involved, and the development of a continuous reactor for adsorption in flocs and liquid / solid separation are discussed. The structural modification of Brazilian bentonites was carried out by homoionization with calcium chloride, followed by intercalation studies with organic compounds. The FENAN, a clay obtained by the intercalation with Ortophenanthroline (OP), showed the best technical viability in terms of adsorption, adsorption/desorption and flocculation works, and it also showed a significant increase in the pollutant adsorbed in the flocculated and not flocculated way. In addition, the desorption experiments revealed high uptake irreversibility and high stability in strongly acid solutions, when about 90% of the OP remains bounded to the bentonite surface. The amount of OP absorbed as a micellar unit was 112 mg per gram of bentonite at about pH 8.5 ± 0.5. The adsorbent phase which was studied by X-Ray Diffraction (XRD), thermal analysis, scanning electron microscopy and atomic force microscopy techniques, showed that the FENAN clays have high structural behaviour during the adsorption/desorption sequence, and after the inorganic pollutant adsorption, the metallic complex formed showed high stability inside the organo-bentonite structure. The adsorptive capacity reached by FENAN was 110 mg of Cu per gram of bentonite. This value is very high compared to some of the values reported by other researchers with other types of adsorbents. The accumulation studies by the flocculated FENAN – FENANFLOC, indicated that flocculation does not alter significantly the adsorption capacity of the modified bentonites. This behaviour allowed the development of the Expanded Floc Adsorber Reactor (EFAR) whose characteristics and operational conditions are also discussed in detail. Finally, the results obtained are discussed in terms of interfacial phenomena associated to the “new” adsorbent and the potential of the new adsorption techniques in flocs in the EFAR.

Este trabalho descreve estudos de ativação e modificação superficial de uma zeólita natural chilena para investigar a eficiência na remoção dos íons manganês e dodecil benzeno sulfonato de soluções aquosas. Foi realizada a caracterização dos materiais particulados, incluindo a determinação de distribuição granulométrica, área superficial específica, espectroscopia, difratometria de raios-X, potencial zeta, dentre outros. Os estudos realizados, usando a zeólita natural pulverizada, mostraram que os processos de ativação e modificação superficial da zeólita aumentaram significativamente tanto a capacidade como a cinética de adsorção. Estudos em escala de bancada foram realizados com a adsorção dos poluentes nas zeólitas ativadas ou modificadas a fim de obter parâmetros de processo (capacidade de adsorção, cinética e pH ótimo). Na ativação com íons inorgânicos (Na+ e NH4 +), a remoção de íons Mn2+ foi influenciada significativamente pelo pH do meio. A adsorção de íons Mn2+ sobre as zeólitas ativadas apresentou bom ajuste para o modelo cinético de pseudo-segunda ordem e a zeólita ativada com NaOH alcançou a maior taxa de adsorção. O modelo da isoterma de Langmuir mostrou o melhor ajuste aos dados de equilíbrio, atingindo um valor máximo de saturação de 21,15 mg Mn2+ g-1 para a zeólita ativada com NaCl. A capacidade máxima de adsorção depende do tipo de ativação e decresceu na seguinte ordem: NaCl ~ NaOH > Na2CO3 > NH4Cl > zeólita natural. Na modificação da zeólita com óxido de manganês (MOCZ), os resultados mostraram que as partículas de óxido têm baixa cristalinidade, e o óxido depositado sobre a superfície se encontra principalmente na forma de vernadita (δMnO2) e as partículas apresentaram ponto de carga zero (PCZ) em pH 3,8. Por outro lado, a quantidade de Mn2+ adsorvido aumenta com o pH e a cinética de adsorção de Mn2+ seguiu um modelo de pseudo-segunda ordem. Isto indica que a adsorção é controlada pela adsorção química. Os dados de equilíbrio foram bem descritos pelos modelos de Langmuir e Freundlich, o que implica na adsorção em monocamada e há existência de uma superfície heterogênea na MOCZ, mostrando uma alta capacidade de adsorção para os íons Mn2+, alcançando uma capacidade máxima de 30,9 mg Mn2+ g-1. A adsorção dos íons Mn2+ é o resultado da combinação de vários mecanismos interfaciais como: troca iônica, quimisorção e adsorção como íons determinantes de potencial. Os resultados mostraram que a zeólita modificada apresenta um bom potencial como adsorvente de íons de Mn2+. Na modificação da zeólita com surfactante (ZMS), a quantidade adsorvida de SDBS (dodecil benzeno sulfonato de sódio) aumenta com o tempo de contato, alcançando o equilíbrio em aproximadamente 30 min e a cinética de adsorção segue o modelo de pseudo-segunda ordem. O pH do meio e a quantidade de CTAB (Brometo de cetiltrimetilamônio) usada influenciam na taxa de adsorção dos íons SDBS sobre a ZMS. A capacidade máxima de adsorção de 30,7 mg SDBS g-1 ZMS foi obtida para a cobertura de CTAB com 660% do valor da CTCE (Capacidade de Troca Catiônica Externa) e o modelo da isoterma de Langmuir ajustou-se melhor aos dados experimentais. A adsorção do SDBS sobre a superfície da ZMS ocorreu pelas interações hidrofóbicas entre as cadeias carbônicas do CTAB e do SDBS, principalmente para a modificação com CTAB a 100% da CTCE (cobertura em monocamada). As interações ácido-base são predominantes nas modificações com CTAB acima de 330% da CTCE (cobertura em dupla camada). A capacidade de adsorção aumenta com o aumento da concentração de CTAB usado na modificação, alcançando valores de saturação para a ZMS acima de 330% da CTCE. Os resultados permitem acreditar que a tese contribui significativamente para o entendimento dos mecanismos de adsorção de íons inorgânicos e orgânicos utilizando zeólitas naturais devidamente ativadas e modificadas. / This work describes studies of activation and surface modification of a Chilean natural zeolite for the removal efficiency of manganese and dodecyl benzene sulfonate ions from aqueous solutions. A characterization of particulate materials, including determination of particle size distribution, specific surface area, spectroscopy, X-ray diffraction, zeta potential, among others were done. Studies performed using powdered natural zeolite, showed that the processes of activation and surface modification of zeolite increased significantly both the capacity and the adsorption kinetics. Bench scale studies were conducted with the pollutants adsorption on activated or modified zeolites in order to obtain process parameters (adsorption capacity, kinetics and optimum pH). After activation with inorganic ions (Na+ and NH4 +), the Mn2+ ions adsorption was significantly influenced by the pH. Mn2+ ions adsorption on activated zeolites showed good agreement with the pseudo second-order kinetic model and the activated zeolite with NaOH reached the highest adsorption rate. The Langmuir isotherm model showed the best agreement with the equilibrium data, reaching a maximum capacity value at 21.15 mg Mn2+ g-1 for the activated zeolite with NaCl. The maximum adsorption capacity depends on the activation type and decreased in the following order: NaCl ~ NaOH > Na2CO3 > NH4Cl > natural zeolite. On zeolite modification with manganese oxide (MOCZ), the results showed that the oxide particles have low crystallinity degree, and the oxide coated on the zeolite surface is mainly in vernadite form (δMnO2), while the particles exhibited a point of zero charge (PZC) at pH 3.8. Moreover, the amount of Mn2+ adsorbed increases with pH and the adsorption kinetics studies of the Mn2+ followed a pseudo-second order model. This indicates that the adsorption is controlled by chemical adsorption. The equilibrium data was satisfactorily described by the Langmuir and Freundlich models, which suggest a monolayer adsorption and a heterogeneous surface for the MOCZ, showing a high adsorption capacity for Mn2+ ion and reaching a maximum capacity of 30.9 mg Mn2+ g-1. Manganese ions uptake is the result of a combination of several interfacial mechanisms such as: ion exchange, chemisorption and adsorption as potential determining ions. Results showed that the modified zeolite has a good potential as an adsorbent for Mn2+ ions. After zeolite modification with surfactant (ZMS), the amount of SDBS (sodium dodecyl benzene sulfonate) adsorbed increases with the contact time, reaching equilibrium in about 30 min, while the adsorption kinetics follow a pseudo second-order model. The medium pH and the percent coverage with CTAB (cetyl trimethylammonium bromide) highly influence the SDBS ions uotake rate and capacity onto ZMS. A maximum adsorption capacity of 30.7 mg SDBS g-1 ZMS was obtained at a CTAB loading of 660% of ECEC (External Cationic Exchange Capacity) value and the Langmuir isotherm model was the best model in fitting the experimental data. SDBS adsorption on the ZMS surface occurred by hydrophobic interaction between CTAB and SDBS carbon chains, especially for CTAB modification with 100% of ECEC (monolayer coverage). Acid-base interactions are predominant for CTAB modification above 330% of ECEC (bilayer coverage). Uptake capacity increases with increasing of CTAB concentration used in the modification, reaching a maximum value for ZMS above 330% of ECEC. The results obtained contribute for the understanding of uptake mechanisms of inorganic and organic ions on properly activated and modified natural zeolites.

Este trabalho foi conduzido no sentido de verificar a eficiência de remoção de corantes têxteis por meio do processo de adsorção em batelada utilizando adsorventes preparados a partir da casca do pinhão, pseudofruto da árvore Araucaria angustifólia. Os materiais foram obtidos por carbonização com ácido e ativação química e física da casca de pinhão, um resíduo alimentar que comumente é desprezado. A casca de pinhão in natura (PW), o material carbonizado (C‐PW) e os carvões ativados (CAC e AC‐PW/CPAC) foram empregados na remoção de corantes têxteis de solução aquosa. Durante as etapas de ativação foram ajustados o fluxo de gás de arraste no reator, a taxa de aquecimento e a temperatura final, a fim de se obter carvões ativados com elevada área superficial específica e alta capacidade de adsorção. O processo de carbonização e a ativação conferiram aos materiais uma área superficial específica superior à do material de partida, PW. Para a adsorção dos corantes laranja reativo, vermelho de prociona e verde brilhante foram necessários diferentes tempos de equilíbrio dependendo do adsorvente utilizado. Os carvões ativos foram os materiais que adsorveram o maior percentual de corante em menor tempo de contato. Os modelos de isoterma de Sips e cinético de ordem fracionária de Avrami foram os que melhor se ajustaram aos dados experimentais. Pelo modelo de difusão intrapartícula foi verificado que a adsorção envolveu mais de uma etapa cinética, a primeira correspondendo à difusão intrapartícula e a segunda atribuída à difusão através dos poros do adsorvente seguida pelo estabelecimento do equilíbrio. As faixas de pH favoráveis à remoção dos corantes laranja reativo e vermelho de prociona pelo C‐PW e AC‐PW foram coincidentes com seus potenciais de carga zero, mostrando que o mecanismo de interação foi eletrostático. O desempenho dos carvões ativados CAC e CPAC na remoção do corante verde brilhante foi efetivo numa faixa de pH mais ampla, variando de 2,0 a 10,5, evidenciando a interação do corante com os anéis aromáticos dos adsorventes. Os adsorventes removeram um alto percentual de corantes têxteis presentes em um efluente sintético, indicando alta capacidade de adsorção, equivalente à de carvões ativos comerciais de alta qualidade a baixo custo de obtenção. A entalpia e a entropia de adsorção dos corantes têxteis pelos adsorventes obtidos foram determinadas em experimentos de adsorção nas temperaturas de 298 K a 323 K, utilizando a constante de equilíbrio de Sips (KS). A magnitude da entalpia foi consistente com uma interação física entre o adsorvente e o adsorvato. Os valores negativos de ΔG indicaram que a adsorção foi espontânea e favorável para todas as temperaturas. Os valores positivos de ΔS° confirmaram a preferência das moléculas dos corantes pela superfície dos adsorventes e sugeriram mudanças estruturais ou acomodações no complexo de adsorção carbono‐corante. / This study was conducted in order to verify the efficiency of removal of textile dyes using the batch adsorption process using adsorbents prepared from the Brazilian pine‐fruit‐shell, Araucaria angustifolia. The materials were obtained by acid carbonization and chemical and physical activation from the Brazilian pine‐fruit‐shell, a food waste that is often overlooked. The Brazilian pine‐fruit‐shell (PW), the carbonaceous material (CPW) and the activated carbon materials (CAC and AC‐PW/CPAC) were tested as adsorbents for the removal of textile dyes from aqueous solution. During the stages of activation, the flow of carrier gas in the reactor, the heating rate and the final temperature were adjusted, in order to obtain activated carbons with high specific surface area and high adsorption capacity. The carbonization and the activation process produced materials with specific surface area higher than the starting material, PW. The contact time required to obtain the adsorption equilibrium using CPW and AC‐PW as adsorbents was different. The activated carbonaceous materials adsorbed the highest percentage of dye in less contact time. The Avrami fractionary order kinetic model provided the best fit to experimental data compared with other models. Equilibrium data were better fit to the Sips isotherm model using C‐PW and AC‐PW as adsorbents. The intra‐particle diffusion model showed that the adsorption processes involve more than one single kinetic stage. The first linear part can be attributed to intra‐particle diffusion and the second stage is the diffusion through smaller pores, which is followed by the establishment of equilibrium. The points of zero charge for both adsorbents confirm the ranges of optimal pH values for orange reactive and procion red removal from aqueous solution, showing an electrostatic interaction. The brilliant green dye amount adsorbed per unit of mass was practically constant for the pH values ranging from 2.0 to 10.5. It reinforced the hypothesis that the mechanism of adsorption should takes place by the interaction of the dye with the aromatic rings of the activated carbon. The adsorbents removed a high percentage of textile dyes present in a synthetic effluent, indicating high adsorption capacity, equivalent to that of high quality commercial coal, with low production cost. The enthalpy and entropy of adsorption of textile dyes were obtained from adsorption experiments ranging from 298 to 323 K, using Sips equilibrium constant (KS). The magnitude of enthalpy is consistent with a physical interaction of an adsorbent with an adsorbate. Enthalpy changes (ΔH°) indicate that adsorption followed endothermic processes. Negative values of ΔG indicate that dye adsorption by activated carbon materials is a spontaneous and favorable process for all studied temperatures. Enthalpy changes indicate that adsorption followed endothermic processes. The positive values of ΔS° confirm a high preference of dyes molecules for the carbon surface of adsorbents and also suggest the possibility of some structural changes or readjustments in the dye‐carbon adsorption complex. Besides, it is consistent with the dehydration of dye molecule before its adsorption to carbon surface, and the releases of these water molecules to the bulk solution.

Tese (doutorado)Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-04-07T16:05:06Z No. of bitstreams: 1 2015_MarioAlbertoSimonatoAltoé.pdf: 13315898 bytes, checksum: c181acc0c30014641adf364dda86a2af (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-04-11T17:28:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_MarioAlbertoSimonatoAltoé.pdf: 13315898 bytes, checksum: c181acc0c30014641adf364dda86a2af (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-11T17:28:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_MarioAlbertoSimonatoAltoé.pdf: 13315898 bytes, checksum: c181acc0c30014641adf364dda86a2af (MD5) / O grande interesse científico e tecnológico em nanossilicatos está relacionado à sua capacidade de inchar, causada mais comumente pela interação com a água, que é naturalmente encontrada intercalada nesses materiais. Os nanossilicatos são usados para a captura de dióxido de carbono, armazenamento de lixo nuclear, remoção de materiais pesados e liberação de fármacos. Por isso, entender sua interação com a água é de extrema importância. Os nanossilicatos estudados nesta tese são as fluorohectoritas, as quais são usadas como material modelo para representar argilas naturais, e, como são sintetizadas, as fluorohectoritas possuem uma distribuição de cargas mais homogênea e significantemente menos impurezas. Neste trabalho, foi estudada a intercalação de água no espaço interlamelar deste nanossilicato, em que Ni2+, Li+, Na+ são os cátions compensadores de carga. As técnicas de difração de raios X e análise termogravimétrica foram usadas para estudar as isotermas de adsorção de água, preparadas usando dois tipos de tratamento, pré-aquecidas e não pré-aquecidas. Os resultados de difração de raios X para a Ni-fluorohectorita, obtidos a partir de uma troca catiônica de Li-fluorohectorita, mostram que as transições a partir do estado mono-hidratado não ocorrem de maneira discreta, como observado na Na-fluorohectorita e na Li-fluorohectorita, mas sim de maneira contínua. Adicionalmente, as hidratações em diferentes temperaturas mostram que as transições também são altamente dependentes da história de preparação das amostras. Essas observações indicam a presença de vários tipos de complexos Ni2+-água, presentes no espaço interlamelar, que podem influenciar os estados de hidratação dos nanossilicatos. Este, por sua vez, pode estar relacionado com conclusões anteriores, em que foi relatado um complexo do tipo Ni-brucita coexistente com a Ni-fluorohectorita. No entanto, essa hipótese foi tomada com cuidado, uma vez que os presentes resultados podem estar ligados com outros tipos de complexos, tais como o Ni2+ hexaaqua. Acredita-se que esses resultados possam ser estendidos para outros tipos de nanossilicatos cujos cátions interlamelares são metais de transição. Isso, consequentemente, tem efeitos práticos na físico/química de materiais ou em outras áreas onde nanossilicatos são importantes, como armazenamento de dióxido de carbono ou lixo nuclear e remoções de metais pesados do meio ambiente. / The large scientific and technological interest in smectites is connected to their ability to swell, most commonly caused by their interactions with water, which is naturally found intercalated in smectites. Therefore whether smectites are used for, carbon dioxide capture, nuclear waste storage, heavy metal removal or for drug delivery, understanding their interactions with water is of paramount importance. The smectite studied here is the synthetic fluorohectorite, which has been used as a clean model material representing natural smectite clays, as synthetic smectite fluorohectorite has more homogeneous charge distribution and significantly fewer impurities than its natural counterparts. Here we show the intercalation of water into the smectite interlayer nano-space with Ni2+ Li+, Na+ as the charge compensating cations. We have used X-ray diffraction X-ray diffraction and thermogravimetric analysis to study the water adsorption isotherm prepared using two different sets of samples: one pre-heated and the other non-pre-heated. X-ray diffraction results show that the transition upon water adsorption from the monohydrated state does not occur in abrupt steps as is commonly observed in Li-fluorohectorite and Na-fluorohectorite, but rather it displays a continuous development. In addition, the hydration at different temperatures shows that the transitions also are highly dependent on the sample history. Our observations indicate that the presence of various types of Ni2+-water complexes in the interlayers might influence the hydration states of the smectite. This can in turn be related to our previous findings, where it was reported that Ni-brucite complex coexist with Ni- fluorohectorite. However, this assumption has to be taken with care, since the hypothesis that our results can be connected to other types of Ni2+-water complex, such as Ni2+ hexaaqua, cannot be fully discarded. We also explore the idea that the present observations can be extended to other smectites with transition metals as interlayer charge compensating cations, and consequently have significant practical effects in materials science as well as in other areas where smectite clays are important, such as carbon dioxide or nuclear waste storage and heavy metal removal from the environment.

Orientador: Leandro Cardoso de Morais / Banca: Clovis Augusto Ribeiro / Banca: Renata Fracacio Francisco / Banca: Fabio Minoru Yamaji / Banca: Manuel Enrique G Guandique / Resumo: O Brasil se encontra entre os países de maior produção agrícola do mundo. Diante desse fato, o país tem se tornado alvo de pesquisadores no que diz respeito à reutilização de resíduos provenientes de atividades agroindustriais. Esses resíduos são considerados biomassas com grande potencial para a produção de uma energia limpa, bem como, biocombustíveis que podem ser utilizados sem agredir o meio ambiente. Além disso, essas biomassas também podem ser utilizadas em tratamento de águas e efluentes, agindo como adsorvedores de poluentes que não são, necessariamente, removidos por meio do tratamento convencional. Diante disso, o estudo dessas biomassas tem sido de extrema importância para o país, visando descobrir o potencial de biomassas alternativas que são capazes de promover o desenvolvimento de novas tecnologias. O trabalho objetivou o estudo da biomassa Capsicum spp., visando a obtenção de um produto rentável e ambientalmente favorável. A biomassa e o resíduo sólido da pirólise foram submetidos a diversos testes de caracterização e identificação analítica, como análise elementar, análise imediata, rendimento gravimétrico (RG), análise térmica (AT), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), difração de Raios-X (DRX), poder calorífico superior (PCS) e inferior (PCI) e testes de adsorção. As análises térmicas mostraram que a decomposição da biomassa e seus biocarvões variaram entre 150°C e 500°C, as etapas de ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Brazil is among the countries with the highest agricultural production in the world and the country has become the target of researchers with regard to the reuse of waste from agroindustrial activities. These wastes are also called biomass with great potential for bioenergy production, as well as biofuels that can be used without harming the environment. In addition, such biomass can also be used in water and effluent treatment, acting as adsorbents for pollutants which are not necessarily removed by conventional treatment. Therefore, the study of these biomass has been extremely important for the country, aiming to discover the potential of alternative biomass that are capable of promoting the development of new technologies. The study aimed to study the biomass Capsicum spp., in order to obtain a profitable and environmentally favorable product. The biomass and the solid residue of the pyrolysis were subjected to several tests of characterization and analytical identification, such as ultimate analysis, proximate analysis, gravimetric yield and gravimetric yield factor, thermal analysis, scanning electron microscopy (SEM), infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR), X-ray diffraction (XRD), Higher Heating Values (HHV), Lower Heating Values (LHV) and adsorption tests. Thermal analyzes showed that biomass and biochar decomposition varied between 150 ° C and 500 ° C, the dehydration stages reached a maximum of 150 ° C. At about 600 ° C there was the formation of carbo... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor