Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-graduação em Química / Made available in DSpace on 2012-10-24T01:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T20:19:04Z : No. of bitstreams: 1 262295.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Três novos materiais adsorventes foram preparados a partir da modificação da quitosana com os corantes reativos Azul 2 e Laranja 16 e o agente complexante H2FMBME. Após caracterização por EDX, IV, CHN, Raman, TGA e DSC, foram feitos estudos de adsorção dos íons metálicos Cu(II), Cd(II) e Ni(II) em função do pH, tempo de contato e variação da concentração desses. A adsorção dos íons se mostrou dependente do pH do meio. Estudos cinéticos de adsorção revelaram que o modelo de pseudo segunda-ordem promoveu melhor ajuste dos dados experimentais. Os resultados de equilíbrio de adsorção mostraram que o modelo de isoterma de Langmuir correlacionou melhor os dados experimentais. Todos os adsorventes apresentaram maior capacidade máxima de adsorção (qm) para o cobre. Estudos de adsorção competitiva usando QTS-RL16 como adsorvente mostraram alta seletividade para o cobre. Experimentos de seletividade de adsorção revelaram maior afinidade para Cu(II), seguida por Cd(II) e Ni(II). Estudos de dessorção dos íons feitos com soluções eluentes de H2SO4 e EDTA revelaram melhor performance de dessorção de Cu(II) com soluções de EDTA, e de Ni(II) e Cd(II) com H2SO4. Testes de remoção dos íons Cu(II) e Ni(II) em uma amostra de efluente industrial mostraram que os derivados QTS-H2FMBME e QTS-RL16 foram seletivos para Cu(II), obtendo uma remoção máxima de 80% de Cu(II) contra 25% para o Ni(II).

Orientador: José Marques Júnior / Coorientador: Livia Arantes Camargo / Banca: Mara Cristina Pessoa da Cruz / Banca: Antonio Carlos de Azevedo / Resumo: Nos solos tropicais, o fenômeno de adsorção de fósforo é regido pela mineralogia da fração argila, que por sua vez, é afetada pelo material de origem e intensidade de dissecação da paisagem. Desse modo, objetivou-se relacionar o fósforo total e adsorvido com principais minerais da fração argila dos solos do Planalto Ocidental Paulista, São Paulo, associando com a geologia e o grau de dissecação da paisagem. Foram selecionadas cinquenta e cinco amostras de solo representativas da variabilidade fisiográfica do Planalto Ocidental Paulistana na profundidade de 0,0 - 0,2 m para caracterização das formas de fósforo, mineralogia da argila por difração de raios-x (DRX) e espectroscopia de reflectância difusa (ERD), utilizou-se também calibração quimiométrica através da regressão de mínimos quadrados parciais (PLSR). Verificou-se que o P total e o P adsorvido são influenciados pela geologia e grau de dissecação da paisagem, e são covariativos dos óxidos de Fe e Al, sendo esses óxidos importantes indicadores de ambientes com maiores e menores potenciais de adsorção e com baixos e altos teores de P. A caracterização das curvas espectrais permite diferenciar o conteúdo de P total com base na mineralogia da fração argila. A análise por regressão de mínimos quadrados parciais (PLSR) dos dados espectrais evidencia a influência dos óxidos de ferro no conteúdo de P total e adsorvido, sendo a Hm ao P total e a Gt ao P adsorvido. / Mestre

Orientador: Antonio Carlos Dias Ângelo / Banca: Joelma Perez / Banca: Dayse Iara dos Santos / Resumo: A compreensão do mecanismo de reação eletroquímicas é de suma importância para o desenvolvimento científico. Aplicando a metodologia computacional DFT, é possível, através dos resultados gerados, obter informações que facilitarão esse entendimento. A metodologia empregada neste trabalho simulou sistemas com os materiais à base de platina pura e um grupo especial de ligas conhecido como fases intermetálicas ordenadas com objetivo de compreender a oxidação do metanol. Em um primeiro momento, foram determinados, através de simulações computacionais, os ajustes da superfície de platina, superfície da fase intermetálica ordenada de platina e antimônico e, por fim, a molécula de metanol, separadamente, para definição da geometria espacial e energia total de cada um desses. Em um segundo momento, uniram-se os componentes simulando a etapa de adsorção gerando dados conformacionais e de energia do sistema. Determinou-se qual a via de adsorção preferencial em superfícies Pt(111), e, por fim, usando a superfície intermetálica PtSb(1120), determinou-se influência dos sítios do material para a etapa de adsorção, bem como a geometria inicial predominante. Esta parte do estudo também serviu para comparar o desempenho do material frente à platina pura. Conclui-se que a molécula quase não apresenta preferência para uma via de adsorção, podendo, portanto, haver a adsorção pelo oxigênio ou carbono. Os sítios ativos do material determinam a geometria inicial da adsorção. O metanol adsorve-se via carbono ou oxigênio quando há sitios ativos em número exato às necessidades de cada via, pois existe consenso de que o número exato de sítios influencia no mecanismo reacional. A forma de topo é favorecida quando a via de adsorção é realizada pelo oxigênio, já o arranjo em ponte é encontrado com maior facilidade na adsorção do carbono. Isso influi diretamente na força com que a molécula se adsorve... / Abstract: The understanding of the reaction mechanisms involved in electrochemical devices is essential for its development. Applying the DFT computational methodology it is possible through data generated to obtain information that will facilitate such understanding. This methodology used in this study simulated systems with materials based on pure platinum and a special group of alloys known as ordered intermetallic phases compared to methanol. At first were determined through computer simulations the settings of the electrochemical system components separately in order to define the spatial geometry and total energy of each. In a second moment, the components were jointed up simulating the adsorption step generating geometric and energetic data. It was determined that the preferred route of the adsorption of Pt (111) surface. And finally, using the intermetallic PTSB surface (1120), it was determined the influence of the material sites for the adsorption step, as well as the prevailing initial geometry of the system. This part of the study was also used to compare the performance of the material company to the pure platinum. It was concluded that the molecule has a mild preference for the route of oxygen. The number of active sites of the material determine the initial geometry of adsorption. Methanol is adsorbed via carbon or oxygen when there is active sites on the needs of each route, as there is consensus that the exact number of sites influences the reaction mechanism. The top-shape is favoured when the route is carried by oxygen adsorption; the bridgeshape arrangement is easily found when the adsorption occurs via carbon. These arrangements influence directly the strengh that the molecule adsorbs to the surface. Such strength meght be crucial to the efficiency of the system. The methodology was effective to elucidate phenomena that are not observable by using experimental techniques / Mestre

Orientador: Fenelon Martinho Pontes / Banca: Alejandra Hortência Miranda Gonzáles / Banca: Luiz Carlos da Silva Filho / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as aticidades de pesquisa em diversos campi / Resumo: A fotocatálise heterogênea, utilizando dióxido de titânio com estrutura do tipo anatase, tem se mostrado uma alternativa promissora para a remediação de sistemas aquáticos contaminados. Com o intuito de aumentar a eficiência do fotocatalisador, estudos científicos têm reportado a heterojunção deste óxido com estruturas do tipo hematita do óxido de ferro, α-Fe2O3. Neste estudo, foi investigada a síntese de nanoestruturas de TiO2 puro, α-Fe2O3 pura e heteroestruturas de TiO2/α-Fe2O3 em diferentes proporções dos óxidos a fim de testá-los como fotocatalisadores na degradação de um corante com elevada toxicidade, a Rodamina B. Os materiais foram sintetizados por rotas híbridas, utilizando o Metódo do Peróxido Oxidante com posterior tratamento hidrotérmico, totalizando a produção de 8 amostras. Foram empregadas três rotas de síntese: a rota (a) foi responsável pela síntese de TiO2 puro variando-se o pH do meio reacional na etapa de tratamento hidrotérmico, a rota (b) foi utilizada para a preparação de α-Fe2O3 pura e a rota (c) foi empregada na produção das heteroestruturas de TiO2/α-Fe2O3 nas concentrações de 0,1, 0,5, 1,0 e 5,0% p/p de hematita. As amostras foram caracterizadas quanto a sua estrutura, microestrutura e propriedades superficiais com o auxílio das técnicas de DRX, FT-Raman, método de BET, MEV/FEG, MET, TG e FT-IR. A análise dos resultados de caracterização estrutural mostrou que a rota (a) é eficiente para a síntese de TiO2 anatase quando realizada em meio básico, p... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The heterogeneous photocatalysis using titanium dioxide with anatase type structure, has proved to be a promising alternative for the remediation of contaminated aquatic systems. In order to increase the efficiency of this photocatalyst, scientific studies have reported the heterojunction of this oxide with hematite structures of iron oxide, α-Fe2O3. In this study, it was investigated the synthesis of pure TiO2 nanostructures, pure α-Fe2O3 and TiO2/α-Fe2O3 heterostructures in different proportions in order to test them as photocatalysts in the degradation of a dye having high toxicity, the Rhodamine B. The materials were synthesized by hybrid routes, using the Oxidant Peroxo Method with subsequent hydrothermal treatment, producing a total of 8 samples. Three synthesis routes were employed: the route (a) was responsible for the pure TiO2 synthesis by varying the pH of the reaction medium in the hydrothermal treatment step, route (b) was used for the preparation of pure α-Fe2O3 and route (c) was employed in the production of TiO2/α-Fe2O3 heterostructures in concentrations of 0.1, 0.5, 1.0 and 5.0% w/w of hematite. The samples were characterized as their structure, microstructure and surface properties with XRD, FT-Raman, BET method, SEM/FEG, TEM, TG and FT-IR techniques. The results of the structural characterization showed that route (a) is effective for the synthesis of anatase TiO2 when carried out in basic medium, producing a mixture of phases anatase/rutile when performed ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Sílicas foram sintetizadas por impressão molecular, via método sol-gel por catálise ácida, para adsorção de fluoxetina, gentamicina, lidocaína, morfina, nifedipino, paracetamol e tetraciclina em matrizes aquosas, para posterior determinação desses fármacos por espectroscopia molecular de absorção no UV-visível. Os xerogéis resultantes foram submetidos à extração com ultrassom, e caracterizados por um conjunto de técnicas complementares, a saber: análise elementar, espectroscopia molecular no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), espectroscopia de reflectância difusa no UV-visível (DRS) e espectroscopia fotoeletrônica de raios-X (XPS), porosimetria por adsorção de nitrogênio e espalhamento de raios X em baixo ângulo (SAXS). Os sólidos com impressão molecular foram dotados de área específica na faixa de 290 a 800 m2 g-1, com morfologia granular e irregular. O peso e volume molecular afetam o teor encapsulado (eficiência de encapsulamento) e, consequentemente as características texturais e estruturais dos xerogeis dotados de impressão molecular. Testes de seletividade foram realizados utilizando amostras de água potável e água de superfície, que foram percoladas pelas sílicas com impressão molecular e monitorados por espectroscopia molecular de absorção no UV-visível. Para fins comparativos, foi sintetizada uma sílica sem impressão molecular. A faixa de adsorção de fármacos na sílica com impressão manteve-se na faixa de 55 a 65 %, superior àquela desempenhada pela sílica sem impressão molecular (15 a 20 %). / Silicas bearing molecular impression were synthesized by acid catalyzed sol-gel method, for the adsorption of fluoxetine, gentamicin, lidocaine, morphine, nifedipine, paracetamol and tetracycline in aqueous matrices, for further drug determination by UV-visible spectrophotometry. The resulting xerogels were treated by ultrasound extraction, and characterized by a series of complementary techniques, namely: Elemental analysis, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), diffusive reflectance spectroscopy in the UV-vis region (DRS), porosimetry by nitrogen adsorption, X-ray photoeletronic spectroscopy (XPS) and small angle X-ray scattering (SAXS). The solids with molecular imprinting presented surface areas ranging from 290 to 800 m2g-1, and granular and irregular morphology. The molecular weight and volume affect the encapsulated content (encapsulation efficiency), and consequently the structural and textural characteristics of xerogels bearing molecular imprinting: the higher the molecular weight and volume, the higher the encapsulated content. Selectivity tests were conducted using samples of potable and surface water, which were percolated through molecular imprinted silicas and monitored by UV-visible spectrophotometry. For comparative reasons, silica without molecular imprinting was synthesized. The adsorption range of the drugs on the molecular imprinted silica lain between 55 to 65 %, much higher than that observed in the case of the silica synthesized without molecular imprinting (15 to 20 %).

O trabalho realizado conjuga informações de preparação e caracterização de materiais à base de sílica, com avaliação de possível aplicação potencial na área de química analítica ambiental. As sílicas organofuncionalizadas foram preparadas segundo 2 métodos: grafting e sol-gel. Os 4 sólidos obtidos por grafting diferem essencialmente na natureza da esfera de coordenação em torno do centro metálico (átomo de zircônio), enquanto que os 2 sólidos obtidos pelo processo sol-gel são sólidos híbridos, contendo ligantes indenil, grupos silanóis e etóxidos na superfície, diferindo entre si pela presença de centro metálico. Os teores de metal, determinados por RBS, nas sílicas organofuncionalizadas ficaram em torno de 0,3 % para os sólidos preparados por grafting e 4,5 %,no caso, do sólido preparado por sol-gel. A análise por DRIFTS confirmou a presença dos ligantes orgânicos e, ainda, grupos silanóis residuais nos adsorventes preparados por grafting. A capacidade de adsorção das sílicas organofuncionalizadas foi avaliada frente a duas famílias de compostos: HPAs e pesticidas organoclorados. A identificação e quantificação dos HPAs foi conduzida através de cromatografia gasosa com detector seletivo de massas. Os resultados da capacidade de adsorção para os 16 HPAs prioritários não foram quantitativamente considerados satisfatórios, em parte devido à dificuldade de solubilidade em água. A determinação quantitativa da eficiência dos adsorventes sólidos, na pré-concentração/extração dos pesticidas organoclorados, foi realizada através da cromatografia gasosa com detector de captura de elétrons. Os resultados de recuperação, para os compostos organoclorados: heptacloro epóxido, dieldrin e endrin foram considerados satisfatórios e em concordância com valores encontrados com o adsorvente comercial LC-18. O lindano apresentou boa recuperação especificadamente nos adsorventes preparados por sol-gel. De uma forma geral, os resultados indicam a possibilidade de utilização futura dos adsorventes sólidos preparados em protocolos de pré-concentração/extração de organoclorados a nível de traços.

A casca da semente do fruto da pinha (Araucaria angustifolia), in natura e na forma de carvão ativado foi testada como adsorvente para a remoção do corante têxtil Preto de Remazol B (RB) de efluentes aquosos. Os efeitos do tempo de agitação, da dosagem do adsorvente e o pH na capacidade de adsorção foram estudados. A adsorção do RB foram favoráveis em valores de pH variando entre 2,0 até 2,5 e de 2,0 até 7,0 para o biossorvente e o carvão ativado, respectivamente. O tempo de contato necessário para a obtenção do equilíbrio usando o biossorvente e o carvão ativado foram 12 e 4 horas, respectivamente, a 298 K. O modelo cinético de ordem-fracionária foi o que melhor se ajustou aos resultados experimentais, comparado a outros modelos. Os resultados de equilíbrio foram melhores ajustados através das isotermas de Sips, tanto usando o biossorvente quanto o carvão ativado. A entalpia e a entropia de adsorção do RB foram obtidas pelos experimentos de adsorção no intervalo de temperatura de 298 até 323 K. Simulações de efluentes de tinturaria foram feitos para averiguar a aplicabilidade proposta para os adsorventes no tratamento de efluentes. / Brazilian pine-fruit shells (Araucaria angustifolia) in natural form and as activated carbon were tested as adsorbents for the removal of remazol black B (RB) textile dye from aqueous effluents. The effects of shaking time, adsorbent dosage and pH on the adsorption capacity were studied. RB uptake was favorable at pH values ranging from 2.0 to 2.5 and from 2.0 to 7.0 for the biosorbent and the activated carbon, respectively. The contact time required to obtain the equilibrium using the biosorbent and the activated carbon was 12 and 4 h at 298 K, respectively. The 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 the biosorbent as well as the activated carbon. The enthalpy and entropy of adsorption of RB were obtained from adsorption experiments ranging from 298 to 323 K. Simulated dyehouse effluents were used to check the applicability of the proposed adsorbents for effluent treatment.

Este trabalho descreve a preparação, caracterização e aplicação de novos materiais híbridos inorgânico/orgânicos, obtidos a partir de processos de organofuncionalização da superfície lamelar de derivados de keniaíta, magadeíta e RUB-18. Os produtos obtidos foram tratados com agentes sililantes por diferentes métodos. Os materiais foram caracterizados por Espectroscopia vibracional da região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) quanto à presença de grupos funcionais característicos. Os difratogramas de raio-X mostraram a cristalinidade e a microscopia eletrônica de varredura (SEM) forneceu pelas micrografias, a morfologia estrutural dos silicatos. As áreas superficiais específicas e a porosidade dos adsorventes foram obtidas através de cálculos de área e de volume de poros utilizando os métodos de BET e BJH. Espectros de ressonância magnética nuclear (RMN) de 29Si e 13C no estado sólido mostraram o sucesso das sínteses. Os resultados de análise elementar determinaram as quantidades de grupos orgânicos imobilizados na superfície e por termogravimetria (TGA) os resultados das temperaturas em que os materiais apresentaram estabilidade térmica. Efeitos da dosagem de adsorvente e do efeito de acidez pela variação de pH das soluções foram estudados para os diferentes materiais para otimizar as melhores condições de trabalho nos estudos de adsorção. As isotermas de adsorção foram obtidas por processos em batelada e os dados experimentais ajustados aos modelos de Langmuir, Freundlich, Sips e Redlich-Peterson, considerando superfícies heterogêneas. Pelo estudo cinético foi possível obter informações valiosas a respeito de um possível mecanismo de adsorção por interação eletrostática, no qual foram testados os modelos de ordem fracionária de Avrami, pseudo- primeira ordem, pseudo-segunda ordem e quimiossorção de Elovich. Os resultados obtidos mostraram a viabilidade da aplicação destes silicatos lamelares modificados como eficientes adsorventes para remoção de corantes têxteis de efluentes aquosos contaminados. / This thesis describes the preparation, characterization and application of new inorganic/organic hybrid materials, obtained from organo-functionalization of lamellar surface of derivatives of keniaíta, magadeíta and RUB-18 silicates. The products obtained were treated with silylating agents by different methods. The materials were characterized by FTIR for verifying the presence of characteristic functional groups. The X-ray diffraction showed the crystallinity and scanning electron microscopy micrographs provided by the structural morphology of silicates. The specific surface area and porosity of the adsorbent was obtained by calculation of area and pore volume using the BET and BJH methods. Nuclear magnetic resonance spectra 29Si and 13C solid state have shown the success of the synthesis. The results of elemental analysis determined the amounts of organic groups on the surface and immobilized by thermogravimetric analysis (TGA) results of the temperatures at which the materials exhibited thermal stability. Effects of adsorbent dosage and effect of acidity by varying pH of the solutions were studied for different materials to optimize the best working conditions for adsorption. The adsorption isotherms were obtained by batch process and experimental data used to fit the Langmuir, the Freundlich, the Sips and the Redlich-Peterson isotherm models, considering heterogeneous surfaces. For kinetic models were utilized to obtain valuable information about a possible mechanism of adsorption in which the tested models were Avrami fractional order, pseudo-first order, pseudo-second order and chemisorption of Elovich. The results showed the feasibility of applying these lamellar silicates modified as efficient adsorbents for the removal of textile dyes from contaminated aqueous effluents.

Banca Examinadora: Prof. Dr. Geraldo da Silva Vilas Boas; Prof. Dr. Sérgio Roberto L. de Carvalho; Prof. Dr. Manoel Jerônimo Moreira Cruz; Prof. Dr. José Jorge Sousa Carvalho; Profª Drª. Maria de Fátima da S. P. Peixoto / Submitted by Manoel Jeronimo Moreira Cruz (jeronimo@ufba.br) on 2012-11-22T18:44:02Z No. of bitstreams: 1 TESE_DOUTORADO_ANDREA.pdf: 1859484 bytes, checksum: 71d3f0052ee27cde52f4bc748a4bcbb9 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-11-22T18:44:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE_DOUTORADO_ANDREA.pdf: 1859484 bytes, checksum: 71d3f0052ee27cde52f4bc748a4bcbb9 (MD5) / CAPES / A adsorção de metais constitui um importante processo a ser considerado nos estudos de comportamento e biodisponibilidade de micronutrientes por controlar a concentração de íons metálicos e seus complexos na solução do solo. As isotermas de adsorção dos modelos de Langmuir, Freundlich e Temkin têm sido utilizadas com frequência para descrever a adsorção de diferentes elementos químicos pela fase coloidal do solo. No entanto, considerando que as deficiências de Zn e Co se situam dentre as mais importantes em solos bastante intemperizados, os mecanismos de adsorção desses micronutrientes, nestas condições, são importantes para previsão de sua disponibilidade. Assim, a pesquisa teve como objetivo estudar a adequação dos modelos das equações de Langmuir, Freundlich e Temkin para descrever a adsorção de Zn e Co em amostras superficiais (0,0-0,2m) e subsuperficiais (0,8-1,0m) de um Latossolo Amarelo Distrocoeso argissólico, localizado no tabuleiro do Recôncavo Baiano, avaliando quais os parâmetros obtidos dos modelos das isotermas que melhor descrevem a adsorção nesse solo, e identificando a relação entre os parâmetros de adsorção selecionados e os atributos químicos, físicos e mineralógicos das amostras dos horizontes selecionados. O estudo foi conduzido em uma área de mata nativa da Estação Experimental de Mandioca e Fruticultura Tropical da Empresa Baiana de Desenvolvimento Agrícola, no município de Conceição do Almeida– BA. Para a realização do estudo, foram utilizadas coletas de amostras de solo, correspondendo às profundidades de 0,0-0,2 m(A) e 0,8-1,0 m(B). As amostra do solo foram coletadas em uma área sob mínima ou nenhuma atividade antrópica, totalizando 5 pontos de coleta, sendo duas amostras compostas de cada profundidade. Amostras de 2 g foram agitadas por 24 horas e deixadas em repouso por 12 horas. As soluções de Zn e Co foram preparadas a partir dos sais com soluções de ZnCl2 e CoCl2.6H2O, e em concentrações crescentes de 0; 1; 2; 5; 10; 20; 40; 60 e 80 mg L-1, tendo como eletrólito suporte o KCl 0,02 mol.L-1. As quantidades adsorvidas foram determinadas mediante análise dos elementos no sobrenadante, utilizando-se a espectrofotometria de absorção atômica para determinação das concentrações dos metais, sendo os dados ajustados às isotermas de Langmuir, Freundlich e Temkin. O desdobramento dos coeficientes de correlação não paramétrica de Spearman foi utilizado para pré-selecionar as variáveis independentes ( atributos do solo- CTCef, H++Al+3, pH, Argila, Silte, C e Al+3) e verificar a existência de relação de causa e efeito entre as variáveis dependentes dos parâmetros de Langmuir (b,KL), de Freundlich (n, KF) e de TemKin (KT e B) através da análise de trilha. Com base nos coeficientes de correlação obtidos dos modelos de Langmuir, Freundlich e Temkin, verificou-se que essas equações são capazes de descrever o processo de adsorção do zinco e do cobalto, percebendo-se uma aproximação maior da de Freundlich (r2 0,99) às obtidas experimentalmente nas duas profundidades. Os modelos demonstraram um sistema favorável de adsorção dos metais, apresentando capacidade média de adsorção para as duas profundidades. Constatou-se, ainda, que os modelos de isotermas estudados permitem uma significativa comparação para áreas de solo de uma mesma região que não se diferencia quanto a composição física e química, e que a análise de trilha mostra-se uma ferramenta eficiente para o estudo da adsorção dos metais, sendo a constante KF de Freundlich a variável que mais influenciou quanto a magnitude do processo de adsorção no solo nas duas profundidades.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-24T08:45:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262204.pdf: 2856838 bytes, checksum: 63d375ca3efc0ccfa6ed58506277917d (MD5) / Muitos compostos orgânicos tóxicos estão presentes nos efluentes das indústrias petroquímicas, especialmente hidrocarbonetos de difícil remoção, tais como os compostos BTX (benzeno, tolueno e o-xileno). Estes compostos apresentam um elevado potencial de contaminação, representando um sério risco ao meio ambiente e ao homem, sendo que o benzeno é considerado o mais tóxico, devido ao seu potencial carcinogênico e mutagênico. Atualmente o aumento da preocupação com as questões ambientais, bem como o maior rigor da legislação no despejo de contaminantes em corpos receptores tem incentivado a busca por novas tecnologias para o tratamento de efluentes industriais que contenham tais contaminantes. Destas tecnologias o método de adsorção oferece o método mais efetivo, pois este consegue alcançar o limite estabelecido pela resolução do CONAMA para a concentração do descarte nos corpos d'água. As condições favoráveis para operar plantas industriais que visam à adsorção de compostos químicos podem ser preditas através da modelagem matemática e simulação numérica dos fenômenos envolvidos. No presente trabalho é utilizado um modelo fenomenológico que descreve o processo de remoção dos compostos BTX através da adsorção em uma coluna de leito fixo, utilizando-se carvão ativado como adsorvente. Os parâmetros cinéticos e de equilíbrio termodinâmico foram obtidos experimentalmente em reatores batelada para os compostos BTX mono e multicomponente, onde a competitividade por sítio ativo de adsorção também foi investigada. Os ensaios experimentais mostraram que, dos três compostos estudados, o o-xileno é o contaminante mais competitivo pelo sítio ativo de adsorção. Este fato está ligado à interação com a superfície do material, peso molecular e solubilidade dos compostos. O modelo considera as resistências de transferência de massa interna e externa à partícula do adsorvente. As equações foram discretizadas utilizando o método de Volumes Finitos com função de interpolação UDS e CDS. Através do algoritmo computacional desenvolvido em linguagem FORTRAN, foi realizada uma análise de sensibilidade paramétrica das condições operacionais do processo de adsorção. Os resultados obtidos pela simulação apresentaram boa concordância quando comparados com dados experimentais encontrados na literatura. Os resultados das simulações mostraram que todos os parâmetros avaliados influenciam na adsorção dos compostos BTX, e que o modelo matemático e a metodologia numérica podem ser usados como uma ferramenta para prever o comportamento dinâmico e estacionário do processo de adsorção utilizados para determinar as condições economicamente ótimas de uma coluna de adsorção em leito fixo de adsorvente.