MELO, Diego de Quadros. Uso de Resíduos Lignocelulósicos Ativados como Adsorventes na Remoção de Íons Metálicos Tóxicos: Estudos de Batelada e Coluna Utilizando Planejamento Experimental. 2015. 171 f. Tese (Doutorado em química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2015. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-07-28T17:42:22Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_dqmelo.pdf: 6380438 bytes, checksum: 8f16e06c4d0eea08ea60fc7267fc0811 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-08-02T14:36:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_dqmelo.pdf: 6380438 bytes, checksum: 8f16e06c4d0eea08ea60fc7267fc0811 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-02T14:36:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_tese_dqmelo.pdf: 6380438 bytes, checksum: 8f16e06c4d0eea08ea60fc7267fc0811 (MD5) Previous issue date: 2015 / The tururi and buriti fibers, and the castor bean stalks are extremely efficient to sorption of metal ions from aqueous solutions. In this study, the adsorbents were activated with different concentrations of alkali solutions (5, 7, 10 and 15% w/v). The materials were characterized by analytical techniques as infrared, X-ray Diffraction (XRD) and Thermogravimetry analysis. The infrared spectra revealed that associated groups to macromolecules of hemicellulose and lignin after alkaline activation have less intensity compared to the initial samples. The XRD revealed, that after castor bean stalks alkaline activation, the presence of the cellulose type II peaks, which did not occur with tururi and buriti fibers. The fluorescence X-ray data showed that the cations present in the initial adsorbents, K+ and Ca2 + are exchanged by Cu (II), Ni (II), Cd (II) and Pb (II) in the sorption process. Studies of the influences of variables: mass of adsorbent; agitation rate; the initial pH and concentration using a fractional factorial design 24-1 demonstrated that all variables affect the response (adsorption capacity mg g-1). As a result for a larger value of qtotal, conditions were observed while maintaining the pH at 5.5; mass of the adsorbent 50 mg; agitation at 200 rpm and the initial concentration: 500 mg L-1. The adsorption kinetics revealed fast adsorption process, about 30 minutes, and good fitting to pseudo-second-order theoretical model to all adsorption process studied. Intraparticle diffusion models as Weber-Morris and Boyd were testes in order to study the limiting steps of the process.The results showed that for tururi and buriti fibers (with the exception of nickel ions) the rate-limiting step is not the intraparticle diffusion, while for the castor bean stalks, it was found that the rate-limiting step of the process is the intraparticle diffusion. The study of monoelement and multielement systems were performed at pH 5.5, initial concentrations from 20-500 mg L-1, which the experimental data were fitted to the Langmuir, Freundlich and Sips theoretical models. The tururi fibers adsorption capacities (mg g-1) in monoelementar and multielement system follows the order Pb (188.79)> Cd (92.20)> Cu (32.82)> Ni (22.23) and Cd (77.53)> Pb (43.93)> Cu (24.99)> Ni (19.51), respectively. Buriti fibers adsorption capacities (g-1 mg) in monoelementar and multielement systems follows the order of Cu (143.1)> Pb (112.1)> Ni (103.7)> Cd (86.33) and Pb (69.12)> Cu (49.28)> Ni (45.10)> Cd (24.95), respectively. Castor bean stalks adsorption capacities (g-1 mg) in in monoelementar and multielement systems follows the order of Pb (175.1)> Cd (124.8)> Ni (111.1)> Cu (89.23) and Cu (56.78)> Pb (55.82)> Cd (44.72)> Ni (43.48), respectively. The results showed a better fit for the Sips model, relating to a heterogeneous adsorption. Fixed bed studies using castor bean stalks checking the influence of variables adsorbent flow (1, 2 and 3 mL min-1), the height of the column (5, 7 and 10 cm) and initial concentration (100 , 200, 300 mg L-1) by the Box-Behnken planning revealed that there were no influence between the variables in the studied. The breakthrough curves were well fitted to the Thomas model. The study in real effluent with Cu (II) (galvanoplastic sector) was carried out using the optimized condition: flow (1 ml min-1); bed height (10 cm) initial concentration: (245.5 mg L-1) and it was found adsorption capacity of 32.42 mg g-1. The mamoneira stalks adsorbent was used for five cycles to verify their potential reuse, and it was found no significant efficiency losses. / As fibras tururi, buriti e talos da mamoneira são resíduos lignocelulósicos extremamente eficientes na sorção de metais de soluções aquosas. Neste trabalho, eles foram ativados com diferentes concentrações de soluções alcalinas (5, 7, 10 e 15% m/v). Os materiais foram caracterizados pelas técnicas analíticas de Infravermelho, Difração de Raios-X (DRX) e Termogravimetria. Os espectros de infravermelho revelaram que os grupos associados às macromoléculas de hemicelulose e lignina diminuem em intensidade ou desaparecem após a ativação alcalina. Os DRX revelaram que após a ativação alcalina, os talos da mamoneira apresentaram picos de celulose tipo II, o que não ocorreu com as fibras de tururi e buriti. O dados de Fluorescência de Raios-X revelaram que os cátions presentes nos adsorventes como Na(I) e Ca(II) são trocados pelos íons Cu(II), Ni(II), Cd(II) e Pb(II) no processo de sorção. Os estudos das influências das variáveis: massa do adsorvente; taxa de agitação; pH e concentração inicial utilizando planejamento experimental fracionário 24-1 demostrou que todas as variáveis afetaram a resposta (capacidade de adsorção mg g-1). Como resultado para um maior valor de qtotal, as condições observadas foram mantendo o pH em 5,5; massa do adsorvente em 50 mg; taxa de agitação em 200 rpm e concentração inicial 500 mg L-1. A cinética de adsorção revelou rápida adsorção, cerca de 30 minutos em geral, seguindo o modelo de pseudo-segunda ordem em todos os processos adsortivos. Modelos de difusão intrapartícula como de Webber-Morris e Boyd foram estudados a fim de determinar as etapas limitantes do processo. Os dados evidenciaram que para as fibras de tururi e buriti (com exceção dos íons níquel) a etapa limitante da velocidade não é a difusão intraporo, enquanto para os talos de mamoneira foi verificado que a etapa limitante do processo é a difusão intrapartícula. O estudo com sistema monoelementar e multielementar foi realizado em pH 5,5, concentrações variando de 20-500 mg L-1, nos quais os dados foram aplicados aos modelos de Langmuir, Freundlich e Sips. As capacidades de adsorção (mg g-1) em sistema monoelementar e multielementar das fibras de tururi segue a ordem Pb(188,79)> Cd(92,20)> Cu(32,82)> Ni(22,23) e Cd(77,53)> Pb(43,93)> Cu(24,99)> Ni(19,51), respectivamente. As capacidades de adsorção (mg g-1) das fibras de buriti em sistema monoelementar e multielementar segue a ordem Cu(143,1)> Pb(112,1)> Ni(103,7) > Cd(86,33) e Pb(69,12)> Cu(49,28)> Ni(45,10)> Cd(24,95), respectivamente. As capacidades de adsorção (mg g-1) dos talos de mamoneira em sistema monoelementar e multielementar segue a ordem Pb(175,1)> Cd(124,8)> Ni(111,1)> Cu(89,23) e Cu(56,78)> Pb(55,82)> Cd(44,72)> Ni(43,48), respectivamente. Em geral, os resultados evidenciaram melhor aplicabilidade ao modelo de Sips, o qual prediz que os sítios disponíveis para adsorção são heterogêneos. Em relação ao estudo de adsorção em leito fixo utilizando talos de mamoneira, a verificação da influência das variáveis: fluxo do adsorvente (1, 2 e 3mL min-1), altura da coluna (5, 7 e 10 cm) e concentração inicial (100, 200, 300 mg L-1) pelo planejamento de Box-Behnken, revelou que não há influencia mutua entre as variáveis no intervalo estudado. As curvas de ruptura experimentais foram bem aplicadas ao modelo teórico de Thomas. O estudo com efluente real de íons Cu (II) (setor galvanoplástico) utilizando a condição otimizada: fluxo (1mL min-1); altura de leito (10 cm) e concentração inicial: (245,5 mg L-1) obteve 32,42 mg g-1 de capacidade de adsorção O adsorvente talos de mamoneira foi utilizado por cinco ciclos para verificar seu potencial de uso, não havendo perdas significativas de eficiência.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-11-10T17:53:57Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 857750 bytes, checksum: 5be91164a48525eb79a1b72c200dea7f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-10T17:53:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 857750 bytes, checksum: 5be91164a48525eb79a1b72c200dea7f (MD5) Previous issue date: 2005-02-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A cromatografia de troca iônica é uma técnica que há décadas vem sendo estudada, mas apenas recentemente começou a ser amplamente difundida na purificação de macromoléculas. Para se conhecer os fundamentos e aplicações desta técnica, foi realizada uma revisão sobre o assunto, no formato de artigo, enfocando principalmente a purificação de proteínas. Foram abordados tópicos como a estrutura protéica, o mecanismo de troca iônica, os diversos fatores que influenciam este processo e apresentados exemplos de aplicação da cromatografia de troca iônica na purificação de proteínas. Para que esses processos sejam economicamente viáveis e operacionalmente seguros devem ser otimizados, sendo importante o conhecimento do equilíbrio termodinâmico do processo. Foram determinadas as isotermas de adsorção para as proteínas α-lactoalbumina (α-la) e β-lactoglobulina (β-lg) em uma coluna de troca iônica em sistemas monocomponentes, a quatro temperaturas (283.15 K, 293.15 K, 303.15 K e 313.15 K). Dentre os cinco diferentes tipos de modelos de isotermas ajustados, os modelos de Langmuir, Jovanovic e Toth apresentaram os melhores resultados. A análise termodinâmica baseada na equação não-linear de van t Hoff demonstrou que o processo de troca iônica para as duas proteínas nas condições estudadas é endotérmico, entropicamente dirigido, ocorrendo de maneira espontânea (∆G0ad < 0) com o aumento da temperatura. Por fim, foram estudados sistemas multicomponentes formados por α-la e β-lg em diferentes proporções (1:1, 1:3, 3:1 e 1:2). Foi proposta uma modificação no método de análise frontal empregado para a determinação das isotermas de adsorção competitivas. Ao invés do método proposto por Jacobson et al. (1987) para sistemas multicomponentes, foi utilizado o método proposto por Jacobson et al. (1984) para sistemas monocomponentes, aplicado simultaneamente para os diferentes compostos do sistema. O modelo competitivo de Langmuir se ajustou satisfatoriamente aos dados experimentais, comprovando que a alternativa proposta pode ser aplicada a sistemas multicomponentes formados por macromoléculas. / The ion-exchange chromatography is a technique that has been studied at a long time, but just now began to be diffused to macromolecules purification. To a better understanding of this technique, a review was made, focusing mainly the purification of proteins. It was seen topics as protein structure, the mechanism of ion- exchange, the factors that influence this process and many examples of application of ion-exchange chromatography in the proteins purification. For these processes to be economically viable and operationally safes, they should be optimized, being important the knowledge of the thermodynamic equilibrium of the process. It was obtained the adsorption isotherms of α-lactalbumin (α-la) and β-lactoglobulin (β-lg) presents in single-component systems, in a ion-exchange column at four temperatures (283.15 K, 293.15 K, 303.15 K and 313.15 K). The adjustment of five different isotherm models was verified, and the Langmuir, Jovanovic and Toth models presented the best results. Thermodynamic analysis based on the non-linear van't Hoff equation demonstrated that the process of ion-exchange of both proteins in the studied conditions is endothermic, entropically driven, occurring spontaneously (∆G0ad < 0) with the increase of temperature. Finally, it was studied multicomponent systems formed for α-la and β-lg at different proportions (1:1, 1:3, 3:1 and 1:2). A modification was proposed in the frontal analysis method used for the determination of competitive adsorption isotherms. Instead of the method proposed by Jacobson et al. (1987) for multicomponent systems, the method proposed by Jacobson et al. (1984) for single-component systems was used, applied simultaneously for each compound of the complex system. The competitive Langmuir model was adjusted satisfactorily to the experimental data, showing that this alternative method can be applied to multicomponent systems formed by macromolecules.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:01:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 231705.pdf: 983808 bytes, checksum: c8c205007c8ff6dead851f696b1c0445 (MD5) / O estudo de técnicas de purificação de corantes naturais que aliem eficácia a baixo custo é imprescindível para aumentar a viabilidade da produção dos mesmos em larga escala, visto que, mesmo com a proibição de alguns corantes sintéticos por causarem efeitos nocivos à saúde humana, os corantes naturais perdem em competitividade no mercado pelo alto preço associado e menor estabilidade.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-04-03Bitstream added on 2014-06-13T19:21:28Z : No. of bitstreams: 1 costa_rm_dr_bauru.pdf: 1098183 bytes, checksum: 25def17b0af877f4604042281b271f05 (MD5) / Neste trabalho nós reportamos a síntese, caracterização, adsorção e propriedades dos materiais nomeados de octa[3-(2-amino-1,3,4-tiadiazol)propil]silsesquioxano (ATD-SSQ), octa[3-(3-amino-1,2,4-triazol)propil]silsesquioxano (ATZ-SSQ), octa[3-94-amino-2-mercaptopirimidina)propil]silsesquioxano (4-MCP-SSQ), octa[3-(2-mercaptopirimidina)propil]silsesquioxano (MCP-SSQ) e octa[3-(tioureia)propil]silsesquioxano (TIOU-SSQ). As isotermas de adsorção do M'X IND. 2'(M = Cu(II),Ni(II); X ='Cl POT.-', 'Br POT.-') para ATD-SSQ, ATZ-SSQ, 4MCP-SSQ e TIOU-SSQ. Foram estudadas em solução aquosa e etanólica a 25ºC. As adsorções em solução de etanol foram mais altas que em solução aquosa devido a alta polaridade da água, com maior força de solvatação do soluto e sítios básicos na superfície. As isotermas de adsorção de Cu'Cl IND. 2', Cu'Br IND. 2' e Ni'Cl IND. 2', em soluções etanólica e aquosa foram executadas usando o método da batelada. As condições de equilíbrio foram observadas em um tempo abaixo de 20min para todos os nanomateriais. Os resultados obtidos em experimentos de fluxo usando o método de coluna, demonstraram uma recuperação de 100% dos íons metálicos adsorvidos em uma coluna empacotada com 2g de nanomaterial, usando mL de HCl 1 mol 'L POT. -1' como solução eluente. A sorção-desorção dos íons metálicos possibilitou o desenvolvimento de um método para pré-concentração e determinação de íons metálicos a nível traço em etanol comercial, usado como combustível para automóveis. Os valores determinados pelo método recomendado para as usinas 1, 2 e 3 indicaram uma quantidade de cobre de 51,60 e 78 mg 'L POT. -1', e de ferro de 2, 15, e 3 mg 'L POT. -1', respectivamente. O ATZ-SSQ também foi testado para a determinação (em fluxo usando a técnica de coluna) dos íons metálicos presentes em águas naturais. Estes valores obtidos foram... / In this work we report on the synthesis, characterization, adsorption and properties of the nanomaterials named octa[3-(2-amino-1,3,4-tiadiazole)propyl]silsesquioxane (ATD-SSQ), octakis[3-(3-amino-1,2,4-triazole)propyl]silsesquioxane (ATZ-SSQ), octakis[3-94-amino-2-mercaptopirimidine)propyl]silsesquioxane (4-MCP-SSQ), octakis[3-(2-mercaptopirimidina)propyl]silsesquioxano (MCP-SSQ) e octakis[3-(thioureia)propyl]silsesquioxane (TIOU-SSQ). The isotherms of M'X IND. 2'(M = Cu(II),Ni(II); X ='Cl POT.-', 'Br POT.-') para ATD-SSQ, ATZ-SSQ, 4MCP-SSQ e TIOU-SSQ. Were studied in ethanol and aqueous solutions at 298K. Adsorptions from ethanol solutions were higher than those from aqueous solutions due to the higher polarity of water, which can more strongly solvate the solute and the basic sites on the surface. The adsorption isotherms for Cu'Cl IND. 2', Cu'Br IND. 2' and Ni'Cl IND. 2' from ethanol and aqueous solutions were performed by using the batchwise method. The equilibrium condition is reached at time lower than 20 min for all nanomaterials, ATD-SSQ, ATZ-SSQ, 4MCP-SSQ, MCP-SSQ and TIOU-SSQ. The results obtained in the flow using a column experiments, showed a recovery of the 100% of the metal ions adsorbed in a column packed with 2g of the nanomaterial, using 5 mL of 1.0 mol 'L POT. -1' HCl solution as eluent. The sorption-desorption of the metal ions made possible the development of a method for preconcentration and determination of metal ions at trace level in commercial ethanol, used as fuel for car engines. The values determined by recommended method for plants 1, 2 and 3 indicated an amount of copper of 51, 60, and 78 'L POT. -1', and of iron of 2, 15, and 3mg 'L POT. -1', resoectuvely. The ATZ-SSQ was also tested for the determination (in flow using a column technique) of the metal ions present in natural waters. These values are very close... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Fábio Simões de Vicente / Banca: Alexandre Mesquita / Banca: Ubirajara Pereira Rodrigues Filho / Resumo: O presente trabalho tem como objetivo estudar os efeitos da variação de concentração do copolímero tri-bloco (Pluronic F127) no preparo de géis de sílica a partir de hidrólise ácida do tetraetilortosilicato (TEOS), através de suas características estruturais em estágios que vão desde o saturado (géis úmidos) até os estados secos do gel (aerogéis e xerogéis). O F127 é um polímero formador de micelas utilizado como impregnador de estrutura no processo de formação de poros em espécies de sílicas, pois a estruturação micelar do F127 pode determinar a formação de poros de diferentes tamanhos durante os processos de geleificação na hidrólise e policondensação para obtenção de corpos porosos, produzindo interessantes estruturas de sílicas porosas obtidas pelo método sol-gel. Os aerogéis de Sílica foram obtidos por secagem a pressão ambiente (APD) após sililação dos géis em fase úmida. O processo de sililação foi feito nos géis úmidos utilizando 20% em volume de hexametildisilazano (HMDZ) em n-hexano. As características estruturais de aerogéis obtidos por APD com diferentes adições de F127 foram estudadas após tratamento térmico a 300, 500, 700 e 900 ºC, através de análises de adsorção de nitrogênio e espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS). Adicionalmente xerogéis com as mesmas composições de F127 foram obtidos por envelhecimento em solução de NH4OH 0,1M e APD. Os géis úmidos apresentaram uma estrutura de fractal de massa com dimensão fractal D em torno de 2.1 e o tamanho característico do domínio fractal (ξ) vai de 9.05 para o gel preparado sem adição de F127 até valores que extrapolam o limite máximo experimental de 14,2 nm com o aumento da concentração de F127. Estes géis também exibem um estrutura que permeiam o fractal, os domínios da estrutura do fractal de massa principal dos géis úmidos. A partir da adsorção de nitrogênio obteve-se a superfície... / Abstract: The present work aims to study the effects of varying the concentration of the copolymer tri-block (F127 Pluronic) in the preparation of silica gels from acid hydrolysis of tetraethylorthosilicate (TEOS), through its structural features in stages ranging from the saturated (wet gels) to dry gel state (aerogels and xerogels). The F127 is a micelle forming polymer as used in the impregnator structure of the pore-forming species-process silica because the micellar structure of F127 can determine the formation of pores of different sizes during the process of gelation on hydrolysis and polycondensation to obtain porous bodies, producing interesting structures of porous silica obtained by sol-gel method. Silica aerogels were obtained by ambient pressure drying (APD) after silylation of the gels in humid phase. The process of silylation was done in the wet gels using 20% by volume of hexamethyldisilazane (HMDZ) in n-hexane. Heat treatment at 300, 500, 700 e 900 ºC was performed in order to characterize. The structure of aerogels by APD with different compositions of F127. This characterization was carried out using nitrogen adsorption and small angle X-ray scattering techiniques. Additionally xerogels having the same compositions F127 were obtained by aging in a solution of 0.1 M NH4OH and APD. The wet gels showed a mass fractal structure with fractal dimension D around 2.1 and fractal characteristic size of the domain (ξ) goes from 9.05 for gel prepared without the addition of F127 to values that exceed the maximum experimental limit of 14.2 nm with increasing concentration of F127. These gels also exhibit a fractal structure that permeate the field of fractal structure of the main mass of wet gels. Nitrogen adsorption shows a specific surface area (SBET) for APD aerogels, which presented a value of around 800 m2/g to different concentrations of F127, the volume (Vp), the average length (lp) pores of aerogels increased more or less regular... / Mestre

Os experimentos de adsorção descontínuos foram realizados para remover azul de metileno de solução aquosa usando zeólitas sintetizadas a partir de cinza leve de carvão como adsorvente. Os estudos foram conduzidos para avaliar os efeitos do tempo de contato, concentração inicial do corante, parâmetros de ativação hidrotérmica, composição da cinza leve, quantidade do adsorvente, pH e temperatura sobre a adsorção. Um tempo de contato de aproximadamente 10 minutos foi suficiente para a adsorção do corante alcançar o equilíbrio. Os dados de equilíbrio foram analisados usando as isotermas de Langmuir e Freundlich e os resultados se ajustaram melhor à equação da isoterma de Freundlich. A eficiência de adsorção estava entre 72 a 98% sob as condições estudadas. O valor da constante de Freundlich para a capacidade de adsorção (KF) do azul de metileno no adsorvente foi 0,738 (mg/g) (L/mg)1/n. Os dados de adsorção foram ajustados aos modelos cinéticos de pseudoprimeira- ordem de Lagergren e pseudo-segunda-ordem e seguiram as cinéticas de pseudosegunda- ordem. As constantes de velocidade foram estimadas em diferentes concentrações iniciais. O mecanismo do processo de adsorção encontrado mostrou-se complexo, consistindo de adsorção superficial e difusão intrapartícula. Os parâmetros termodinâmicos foram avaliados indicando que o processo de adsorção do azul de metileno sobre a zeólita é espontâneo e exotérmico. / Batch sorption experiments were carried out to remove methylene blue from its aqueous solutions using zeolites synthesized from coal fly ash as an adsorbent. The studies were conducted to evaluate the effects of contact time, initial dye concentration, hydrothermal activation parameters, composition of fly ash, quantity of adsorbent, pH and temperature on adsorption. Nearly 10 min of contact time are found to be sufficient for the adsorption of dye to reach equilibrium. Equilibrium data have been analyzed using Langmuir and Freundlich isotherms and the results were found to be well represented by the Freundlich isotherm equation. The adsorption efficiency was between 72 and 98% under the conditions studied. The value of the Freundlich constant for adsorption capacity (KF) of methylene blue on the adsorbent was 0.738 (mg/g) (L/mg)1/n. Adsorption data were fitted to both Lagergren first-order and pseudo-secondorder kinetic models and the data were found to follow pseudo-second-order kinetics. Rate constants at different initial concentrations were estimated. The adsorption process mechanism was found to be complex, consisting of both surface adsorption and intraparticle diffusion. Thermodynamic parameters were evaluated indicating that adsorption process for methylene blue onto zeolite is spontaneous and exothermic.

Submitted by MARCOS LEANDRO TEIXEIRA DE OLIVEIRA (marcosteixeira@ufv.br) on 2018-10-10T11:36:36Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5603203 bytes, checksum: f374970d2b0531ad42846e59902d9dc2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-10T11:36:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5603203 bytes, checksum: f374970d2b0531ad42846e59902d9dc2 (MD5) Previous issue date: 2018-06-04 / Biocarvões ou biochars, materiais recalcitrantes e ricos em carbono, são obtidos a partir da pirólise de biomassa e têm sido objeto de estudos recentes em diferentes aplicações, dentre elas: melhoria das propriedades dos solos, remoção de contaminantes da água, gestão de resíduos, mitigação das mudanças climáticas e produção de energia. Os principais efeitos da aplicação dos biocarvões ao solo são o aumento do seu pH e a melhoria na produção das culturas. Biocarvões também têm demonstrado elevada capacidade de remoção de contaminantes da água, porém, devido a sua carga superficial predominantemente negativa, alterações químicas em sua superfície por meio de cátions têm sido avaliadas para possibilitar a adsorção de contaminantes aniônicos, como o fosfato. O fósforo (P), além de ser um potencial causador de eutrofização em corpos hídricos, é um nutriente para as plantas, sendo proveniente de uma fonte finita, em suas reservas naturais. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um biocarvão capaz de remover P de solução aquosa e reaproveitar esse material enriquecido com P na agricultura, fechando assim um ciclo sustentável da utilização deste nutriente. No primeiro capítulo desta tese são apresentadas a síntese e caracterização de um biocarvão proveniente de resíduos de cenoura (Daucus carota L.), pré tratada em uma solução contendo magnésio para adsorção de P. As técnicas de caracterização indicaram que após a adsorção de P pelo biocarvão ocorreu a formação do composto Mg(H 2 PO 4 ) 2 no material, que apresentou capacidade máxima de adsorção de P de 138 mg g -1 , conforme o modelo da Isoterma de Langmuir. No segundo capítulo, a reutilização do biocarvão enriquecido com P (B/Mg-P) como um fertilizante fosfatado foi avaliada comparativamente à utilização de superfosfato triplo (ST), fertilizante de uso comercial, na cultura do milho cultivada em casa de vegetação. Os resultados obtidos demonstraram que não houve diferença significativa, pelo teste de Tukey a 5%, no conteúdo de P exportado pelas plantas e na taxa de recuperação do P aplicado entre o B/Mg-P e o ST, indicando que o B/Mg-P pode ser aplicado ao solo com o objetivo de fornecer P para as plantas, sendo ainda capaz de garantir o uso sustentável de P na produção agrícola. Paralelamente, outro objetivo deste trabalho foi desenvolver um filme híbrido de polímero biodegradável e biocarvão capaz de remover P da água eutrofizada, apresentando a vantagem de ser facilmente coletado após a adsorção. Dessa forma, no terceiro capítulo é apresentada a síntese e a caracterização deste novo filme e, ainda, os estudos de adsorção de P. A capacidade de remoção de P conforme o modelo da Isoterma de Langmuir foi de, aproximadamente, 22 mg g -1 . Devido as características de adsorção e sua biodegradabilidade, esse filme apresenta potencial para ser aplicado na agricultura como fonte de P para as plantas. / Biochars, recalcitrant materials and rich in carbon are obtained from the pyrolysis of biomass and have been the subject of recent studies in different applications, among them: improvement of soil properties, removal of contaminants from water, waste management, mitigation of climate change and energy production. The main effects of the application of biochars to the soil are the increase of their pH and the improvement in crop production. Biochars have also shown a high capacity for the removal of contaminants from water, however, due to their predominantly negative surface charge chemical changes in their surface by cations have been evaluated to allow the adsorption of anionic contaminants, such as phosphate. Phosphorus (P), besides being a potential cause of eutrophication in water bodies, is a nutrient for the plants, coming from a finite source. In this sense, the objective of this work was to develop a biochar capable of removing P from aqueous solution and reuse this material enriched with P in agriculture closing a sustainable cycle of the use of this nutrient. In the first chapter of this thesis are presented the synthesis and characterization of a biochar from carrot residue (Daucus carota L.), pretreated in a solution containing magnesium for adsorption of P. Characterization techniques indicated that after adsorption of P by the formation of the compound Mg(H 2 PO 4 ) 2 in the material, which presented a maximum P adsorption capacity of 138 mg g -1 , according to the Langmuir Isotherm model. In the second chapter, the reuse of P-enriched biochar (B/Mg-P) as a phosphate fertilizer was evaluated in comparison to the use of triple superphosphate (TS), commercial fertilizer, in maize grown under greenhouse conditions. The results showed that there was no significant difference in the content of P exported by the plants and in the recovery rate of P applied between B/Mg-P and TS, indicating that B/Mg -P can be applied to the soil with the objective of providing P to the plants, and is still able to guarantee the sustainable use of P in agricultural production. In parallel, another objective of this work was to develop a hybrid film of biodegradable polymer and biochar capable of removing P from eutrophic water, with the advantage of being easily collected after adsorption. Thus, in the third chapter we present the synthesis and characterization of this new film and also the adsorption studies of P. The capacity of removal of P according to the Langmuir Isotherm model was approximately 22 mg g -1 . Due to the adsorption characteristics and its biodegradability, this film has potential to be applied in agriculture as a source of P for plants.

Orientadores: Elizabete Jordão, Wander Luiz Vasconcelos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-26T17:41:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neves_CeliadeFigueiredoCordeiro_D.pdf: 6279733 bytes, checksum: 0ef1f876a9ab54c6121a14df07295fd6 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Os processos de separação são normalmente responsáveis pelos maiores custos de produção nas indústrias químicas, petroquímicas e correlatas. A aplicação comercial de processos adsortivos de separação de gases conhecidos como PSA ("Pressure Swing Adsorption"), têm tido uma aceitação crescente na indústria, pois eles são mais eficientes e econômicos do que os processos de separação convencionais, para pequenas e médias capacidades de produção. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma instalação de separação de gases por PSA para a produção de ar enriquecido na faixa de 25 a 50 % de oxigênio, para aplicação em processos de combustão e oxidação, e construir um modelo que permita descrever o comportamento do processo, levando em consideração três parâmetros de avaliação: a pureza e recuperação do produto e a produtividade do adsorvente. Para alcançar os objetivos propostos foi projetada e construída uma instalação laboratorial de PSA utilizando um adsorvente à base de zeólita 5A. O sistema de automação e controle da instalação consiste de um controlador lógico programável conectado a um microcomputador via sistema supervisório, e a diversas válvulas solenóides e instrumentos de medição de vazão, pressão, concentração e temperatura. O projeto e a construção da instalação exigiram um grande esforço de pesquisa e estudo, e conduziram à fonnação de uma equipe multidisciplinar com especialistas em áreas como processos, materiais, automação e controle, que muito contribuiu para a consolidação da pesquisa. Através da utilização de um planejamento fatorial de experimentos foi possível obter modelos empíricos satisfatórios para a pureza, recuperação e produtividade em função das condições operacionais, com erros médios variando entre 1 % e 4 %. Os resultados dos experimentos e as simulações realizadas mostraram que a instalação desenvolvida é capaz de produzir ar enriquecido a 43 % O2, com uma recuperação de 50 % e produtividade de 0,06 moI O_g.ciclo. A otimização do processo foi facilitada pela utilização de outro parâmetro de avaliação do processo, denominado capacidade separativa, que utiliza conceitos básicos da teoria de cascatas aplicada a separações isotópicas / Abstract: Separation processes account for the major production costs in chemical, petrochemical and related industries. Commercial pressure swing adsorption processes (the so-called PSA processes) have been intensively applied in industry since they need lower energy and are less costly than conventional separation processes for low to medium production rates. This work aims to develop a gas separation unit by the PSA process to produce oxygen enriched air between 25 % and 50 % to be used in combustion and oxidation processes. Another objective is to build a model of the process by which its performance can be evaluated through three parameters: product purity, product recovery and adsorbent productivity. To reach these objectives a PSA unit of laboratory scale was designed and built, that uses a bed filled with a type 5A-zeolite adsorbent. Instruments for measuring flow rate, pressure, concentration and temperatures and solenoid valves were linked to a programmable logic controller. A computer was used for data acquisition and to control the experimental set-up. Great effort of research and study placed for design and construction of the installation required a multidisciplinary team of specialists in many fields like processes, materials, automation and control, which was very helpful to consolidate the present research. Using a factorial design of experiments it was possible to develop appropriate empirical models for evaluating purity, recovery and productivity against operational conditions, with mean errors varying between I and 4%. The experimental results and executed simulations of the process showed that the PSA unit works properly for production of oxygen enriched air at a purity of 43 %, recovery around 50 % and productivity of 0,06 mol Ozlkg.cic1o. The process was optimized by another parameter, called separative capacity, which uses basic concepts of cascade theory applied to isotope separations / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Miriam Gonçalves Miguel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-19T16:01:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barreto_RodrigoPaiva_M.pdf: 3122702 bytes, checksum: 9ac60c09be2b124cf25015606b00e03b (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A primeira mina de extração de urânio do Brasil, atualmente em fase de descomissionamento, gerou vários impactos ambientais negativos em sua área, em decorrência dos processos de lavra, tratamento e beneficiamento. A geração de drenagem ácida na pilha de estéril número 4 (PE-4) é um dos impactos negativos gerados com a situação mais crítica. A água ácida, produto desta drenagem, apresenta metais pesados e elementos radioativos e pode estar sendo infiltrada pela base da bacia de captação, onde é feita a coleta desta água para tratamento. O objetivo deste trabalho foi selecionar um solo da área, visando a sua utilização como barreira impermeabilizante de base da bacia de captação desta água ácida, a fim de evitar a contaminação do ambiente. Dessa maneira, foram realizados ensaios geotécnicos e químico-mineralógicos para caracterização de seis solos coletados na área. Um dos solos estudados, coletado próximo à bacia, foi usado em um ensaio de coluna. O solo que obteve o melhor desempenho com relação aos ensaios geotécnicos e químico - mineralógicos com consideração aos limites recomendados pela literatura científica foi escolhido para ser submetido aos ensaios de adsorção em lote e difusão, que foram realizados com soluções de Al, Mn, Fe e F-. O primeiro tipo de ensaio foi realizado com e sem o ajuste de pH das soluções. Os resultados obtidos para o ensaio de adsorção em lote mostrou que, o comportamento de adsorção do solo com relação ao elemento Al não se mostrou diferenciado. No entanto, nos ensaios usando a solução de Mn, o comportamento do solo com e sem ajuste de pH foi distinto, assim como no ensaio com a solução de Fe, com valores de pH entre 3 e 3,5 mas com menor expressividade que o Mn. Para o F-, foi possível determinar a adsorção apenas no ensaio com ajuste de pH, cujo valor foi acima de 4,5. No ensaio de difusão ocorreu a diminuição da concentração dos elementos Al, Mn e F- no reservatório da célula de difusão e na solução retirada dos poros dos corpos-de-prova, em relação à sua profundidade. Já a concentração do elemento Fe apresentou comportamento inverso, aumentando a concentração tanto no reservatório como na solução dos poros do corpo-de-prova. No ensaio de coluna, no tempo de ensaio estudado, ocorreu a adsorção do F- e, possivelmente, do Al. No entanto em relação ao Mn e ao Fe, estes elementos foram dessorvidos, com maior expressividade do Fe. O solo submetido aos ensaios de adsorção em lote e difusão não apresentou características recomendáveis para sua utilização como barreira impermeabilizante, devido à baixa capacidade de adsorção dos elementos Al, Mn e Fe / Abstract: The first uranium extraction mine of Brazil, nowadays, found in decommissioning phase, has generated several negative environmental impacts in its area, as a result of mining, treatment and beneficiation processes. The generation of acid drainage in waste rock pile 4-(WR-4) is one of the negative impacts with the most critical situation. The acidic water, product of this drainage, presents heavy metals and radioactive elements and it may be infiltrated by the basis of the impoundment basin, where this water is collected for treatment. The objective of this research was to select a soil from the area, aiming at its use as a waterproofing barrier basis for the impoundment basin of this acidic water, as to prevent environmental contamination. In this way, geotechnical and chemo-mineralogical tests were conducted in order to characterize six soils collected in the area. One of the studied soils, collected close to the basin, was used in the column test. The soil that obtained the best performance in relation to the geotechnical and chemomineralogical tests, while considering the limits recommended by scientific literature, was selected for submission to batch adsorption tests and diffusion tests, which were conducted with solutions of Al, Mn, Fe and F-. The first test type was carried out with and without pH adjustment of the solutions. The results obtained in the batch adsorption tests indicated that, the adsorption behavior of the soil with relation to the element Al was not differentiated. However, for the pH interval utilized in the tests while using the Mn solution, the soil behavior with and without pH adjustment was distinct, as well as in the tests with the Fe solution, with pH values between 3 and 3.5 but with less expressive than the Mn. For the F-, it was possible to determine the adsorption only on the test done with pH adjustment, with values over 4.5. On the diffusion tests, the decrease on concentration of the elements Al, Mn and F- took place in the diffusion cell reservoir and in the specimen, in relation to its depth. The element Fe presented an inverse behavior, having its concentration increased as much in the reservoir as in the specimen. On the column test using the soil collected near the impoundment basin, the adsorption of F-, and possibly Al, took place during the studied period. Concerning to Mn and Fe, these elements are being transported, with more expressive leaching of Fe. Due to its low adsorption capacity of the Al, Mn and Fe, the soil submitted to batch adsorption and diffusion tests did not present recommendable characteristics to be used as a waterproofing barrier / Mestrado / Geotecnia / Mestre em Engenharia Civil

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7911_1.pdf: 1137004 bytes, checksum: 43ef6df8846f83fb4dc4c9310ee752ee (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / A presença de metais em águas de abastecimento da grande Recife foi evidenciada a partir de uma avaliação preliminar. Foram encontradas concentrações de ferro superiores ao permitido pela legislação (0,30 mg.L-1 segundo a portaria Nº 518 do MS). A presença deste metal é função da origem da água. Podendo ser proveniente da dissolução de rochas ou transferidos do solo, no caso de águas subterrâneas, ou ainda da própria tubulação de ferro fundido. A remoção de metais por adsorção contínua utilizando materiais adsorventes naturais tem sido objeto de inúmeras pesquisas que visam alternativas eficientes e de custos reduzidos no tratamento de águas e efluentes líquidos industriais. No presente trabalho avaliou-se a adsorção do ferro na água através do mesocarpo do coco verde, do caule e da folha do aguapé baronesa e do bagaço de cana-de-açúcar. Experimentos de equilíbrio de adsorção foram conduzidos em banho finito que serviram de base de dados para os experimentos em fluxo contínuo de leito fixo expandido. O efeito do tempo de contato adsorvente/adsorvato foi avaliado através de experimentos variando-se o tempo de contato entre 1h e 4h. Todos os adsorventes atingiram a saturação com um tempo inferior a 60 minutos. As capacidades máximas de adsorção experimental obtidas em batelada, em um tempo de contato de 60 min, para os materiais foram: para o mesocarpo do coco verde tratado 0,59 mg.g-1, para o caule da baronesa 0,82 mg.g-1, para a folha da baronesa 0,26g mg.g-1 e para o bagaço de cana-deaçúcar 0,26 mg.g-1. Adotou-se o modelo de Langmuir para a quantificação da transferência de massa em mesocarpo do coco verde tratado em banho finito. Determinou-se uma constante de adsorção de 0,62 L.mg-1. O sistema de fluxo contínuo foi estudado operando a uma vazão de alimentação de 7,01 mL.min-1 com uma solução de ferro de 4 mg.L-1 a uma temperatura de 27° e pH de 6,0, sendo a porosidade do leito de 0,88 e a massa específica do mesocarpo do coco verde tratado 1370 kg.m-3. Os resultados experimentais dinâmicos de adsorção em leito fixo apresentaram curvas de ruptura que descrevem o perfil de concentração na saída do adsorvedor. O tempo de ruptura ocorreu aos 18 min e a saturação máxima do adsorvente aos 40 min. Nas condições operacionais considerou-se como etapa controladora do processo a transferência de massa externa com rápido equilíbrio de adsorção cujo modelo aplicado forneceu o perfil da concentração na saída do leito fixo em função do tempo. Avaliando-se o coeficiente de transferência de massa externo de 1,422x10-5 m.s-1 e adotando-se a constante de equilíbrio determinada em banho finito o modelo do processo de adsorção proposto permitiu apresentar satisfatoriamente os resultados experimentais de adsorção de ferro no mesocarpo do coco verde tratado