Esta tese apresenta a aplicação de biossorventes alternativos obtidos a partir da casca da noz pecã (Carya illinoensis) e da casca do pinhão (Araucaria angustifólia) na remoção de íons metálicos tóxicos presentes em soluções aquosas. O biossorvente de casca de nozes foi aplicado com sucesso na remoção dos íons metálicos: Cu(II), Mn(II), Pb(II), Cr(III), Fe(III) e Zn(II), enquanto que o biossorvente obtido a partir da casca de pinhão apresentou, também, excelente capacidade de adsorção de íons de Cr(VI) em soluções contaminadas pelo mesmo. Os biossorventes casca de nozes PNS (do inglês: pecan nutshell) e casca de pinhão PW (do inglês: Piñon Waste) foram caracterizados química e fisicamente através de: isotermas de adsorção e dessorção de N2, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, microscopia de varredura eletrônica, análise elementar, determinação da composição mineral e quantificação de grupos funcionais. A capacidade de adsorção desses biossorventes foi investigada utilizando procedimentos de biossorção em batelada. Os efeitos causados pela modificação de parâmetros experimentais como pH, dosagem de biossorvente e concentração inicial dos íons nos sistemas de adsorção também foram pesquisados. Testou-se a adequação de cinco modelos de cinética de adsorção aos dados experimentais obtidos com o biossorvente PNS, constatou-se que os modelos de ordem-fracionária e o de difusão intrapartícula apresentaram os melhores resultados. Já para adsorções de Cr(VI) em PW o melhor modelo cinético foi o de quimiossorção de Elovich, apresentando taxas de biossorção de 284,9, 396,9 e 461,5 mg g-¹ h-¹ para os níveis de concentração inicial de Cr(VI) de 500,0, 700,0 e 1000,0 mg l-¹ respectivamente. O estudo do equilíbrio de adsorção envolveu a aplicação dos modelos de isotermas de: Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson e Sips aos dados experimentais no intuito de verificar o modelo mais apropriado para descrever os sistemas de adsorção quando em equilíbrio. Avaliou-se, utilizando a função estatística de erro, que o modelo de Sips foi o que mais se adequou aos dados experimentais obtidos nos diversos sistemas pesquisados (biossorvente - ion metálico). A capacidade máxima de adsorção para íons de Cr(III), Fe(III), Zn(II), Cu(II), Mn(II) e Pb(II) em PNS foi de 93,0, 76,6, 108,0, 85,9, 98,0 e 195,9 mg g-¹, respectivamente, enquanto que a de Cr(VI) em PW foi de 240,0 mg g-¹. / This thesis reports the possibility of applying the alternative biosorbent pecan nutshell (PNS- Carya illinoensis) used to remove the followed metallic ions: Cu(II), Mn(II), Pb(II), Cr(III), Fe(III), Zn(II) from aqueous solutions. This thesis also shows the application of Brazilian-pine fruit coat, named piñon wastes (PW; Araucaria angustifolia) as biosorbent to remove Cr(VI) from aqueous solutions. The PNS and PW biosorbents were characterized by N2 adsorption-desorption isotherms, FTIR spectroscopy, scanning electron microscopy, elemental analysis, mineral composition determination, and functional groups detection. The biosorbents ability to remove the metallic ions was investigated by using batch biosorption procedure. The effects of changing experimental parameters such as, pH, biosorbent dosage and initial ion concentration on the biosorbents adsorption capacities were studied. Five kinetic models were tested, being the adsorption kinetics better fitted to fractionary-order kinetic model. Besides that, the kinetic data were also fitted to intra-particle diffusion model, presenting three linear regions, indicating that the kinetics of adsorption should follow multiple sorption rates. The equilibrium data were fitted to Langmuir, Freundlich, Sips and Redlich-Peterson isotherm models. Taking into account a statistical error function, most of PNS biosorption equilibrium data were best fitted to Sips isotherm model. The maximum biosorption capacity of PNS were 93.0, 76.6, 108.0, 85.9, 98.0 and 195.9 mg g-¹ for Cr(III), Fe(III), Zn(II), Cu(II), Mn(II) and Pb(II), respectively. The adsorption kinetics followed the Elovich chemisorption kinetic model, obtaining the following the initial adsorption rate, 284.9, 396.9 and 461.5 mg g-¹ h-¹ using a 500.0, 700.0 and 1000.0 mg L-¹ initial concentration of Cr(VI), respectively. The maximum adsorption capacity of PW was 240.0 mg g-¹ for Cr(VI), using Sips isotherm model. This high adsorption capacity of PW places this biosorbent as one of the best adsorbents for removal of Cr(VI) from aqueous effluents.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2017-10-19T18:08:01Z No. of bitstreams: 1 PDF - Érica Bento Sarmento.pdf: 13879047 bytes, checksum: 67a1b7254248598e56e94504acddb9b4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-19T18:08:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Érica Bento Sarmento.pdf: 13879047 bytes, checksum: 67a1b7254248598e56e94504acddb9b4 (MD5) Previous issue date: 2017-08-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / One of the most worrisome and frequent pollutants is heavy metals, which are highly toxic and harmful, making water unfeasible; alternatively, various treatment techniques have been proposed for there moval of metals in water. The adsorption process, besides having a high efficiency in there moval of metals, still has as an advantage the ease of operation and the possibility of use and integral use ofcrops, by-products / wastes that are considered trash by a good part of society and that in the majority of times they only pile up in dumps and compromise the life of land fills. This work aimedat the production of a powder obtained from the drying of the mesocarp of the "greencoconut" and to evaluate its use as adsorbent of copperions (Cu^2+ ) in industrial effluents. For the study of the kinetic data required in the drying study, anairrefurbishmentoven with air -1 flow velocity of 1.0 m.s wasused, with a temperature of 70 ± 3 ° C. The kinetic model that presented the best ad justment in the drying process was Page Modified (R² = 0.9999). The amount of Cu^2+ adsorbed in the adsorption process using the mesocarp powder presented more satisfactory results with removal in the 99% range for the tests with activated material. Among the isotherms adjusted to the experimental data, the correlation coefficients indicate that the Langmuir model (> 0.99) is the best fit for Cu^2+ adsorption, characterizing that the adsorption occurs in monolayer. It can be concluded that the 'greencoconut' mesocarppowderunderthe 'in natura' and activated conditions proved to bean attractive adsorbent, with great adsorptive potential, making it an ideal biosorbent for Cu^2+ adsorption process. / Um dos poluentes mais preocupantes e frequentes são os metais pesados, altamente tóxicos e nocivos, inviabilizam a utilização de águas, como alternativa, várias técnicas de tratamento têm sido propostas para remoção de metais em águas. O processo de adsorção além de apresentar uma alta eficiência na remoção de metais, ainda apresenta como vantagem a facilidade de operação e a possibilidade de utilização e aproveitamento integral de culturas, subprodutos/resíduos que são considerados lixo por boa parte da sociedade e que na maioria das vezes só empilham em lixões e comprometem a vida útil de aterros. Este trabalho teve como objetivo a Produção de um pó obtido a partir da secagem do mesocarpo do “coco verde” e avaliar a sua utilização como adsorvente de íons cobre (Cu^2+ ) em efluentes industriais. Para o levantamento dos dados cinéticos necessários no estudo da secagem, usou-se estufa de renovação de ar -1 com velocidade do fluxo de ar de 1,0 m.s com temperatura a 70 ± 3 °C. O modelo cinético que apresentou melhor ajuste no processo de secagem foi o de Page Modificado 2+ (R² = 0,9998). A quantidade de Cu adsorvida no processo de adsorção utilizando o pó do mesocarpo apresentou resultados mais satisfatórios com remoção na faixa de 99% para os ensaios com material ativado. Entre as isotermas ajustadas aos dados experimentais, os coeficientes de correlação indicam que o modelo de Langmuir (> 0,99), é o que melhor se ajusta na adsorção de Cu^2+ , caracterizando que a adsorção ocorre em monocamada. Pode-se concluir que o pó de mesocarpo de ‘coco verde’ nas condições ‘in natura’ e ativado mostrou-se ser um adsorvente atrativo, e de grande potencial adsortivo, tornando - o um biossorvente ideal para processo de adsorção de Cu^2+ .

Esta tese apresenta a aplicação de biossorventes alternativos obtidos a partir da casca da noz pecã (Carya illinoensis) e da casca do pinhão (Araucaria angustifólia) na remoção de íons metálicos tóxicos presentes em soluções aquosas. O biossorvente de casca de nozes foi aplicado com sucesso na remoção dos íons metálicos: Cu(II), Mn(II), Pb(II), Cr(III), Fe(III) e Zn(II), enquanto que o biossorvente obtido a partir da casca de pinhão apresentou, também, excelente capacidade de adsorção de íons de Cr(VI) em soluções contaminadas pelo mesmo. Os biossorventes casca de nozes PNS (do inglês: pecan nutshell) e casca de pinhão PW (do inglês: Piñon Waste) foram caracterizados química e fisicamente através de: isotermas de adsorção e dessorção de N2, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, microscopia de varredura eletrônica, análise elementar, determinação da composição mineral e quantificação de grupos funcionais. A capacidade de adsorção desses biossorventes foi investigada utilizando procedimentos de biossorção em batelada. Os efeitos causados pela modificação de parâmetros experimentais como pH, dosagem de biossorvente e concentração inicial dos íons nos sistemas de adsorção também foram pesquisados. Testou-se a adequação de cinco modelos de cinética de adsorção aos dados experimentais obtidos com o biossorvente PNS, constatou-se que os modelos de ordem-fracionária e o de difusão intrapartícula apresentaram os melhores resultados. Já para adsorções de Cr(VI) em PW o melhor modelo cinético foi o de quimiossorção de Elovich, apresentando taxas de biossorção de 284,9, 396,9 e 461,5 mg g-¹ h-¹ para os níveis de concentração inicial de Cr(VI) de 500,0, 700,0 e 1000,0 mg l-¹ respectivamente. O estudo do equilíbrio de adsorção envolveu a aplicação dos modelos de isotermas de: Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson e Sips aos dados experimentais no intuito de verificar o modelo mais apropriado para descrever os sistemas de adsorção quando em equilíbrio. Avaliou-se, utilizando a função estatística de erro, que o modelo de Sips foi o que mais se adequou aos dados experimentais obtidos nos diversos sistemas pesquisados (biossorvente - ion metálico). A capacidade máxima de adsorção para íons de Cr(III), Fe(III), Zn(II), Cu(II), Mn(II) e Pb(II) em PNS foi de 93,0, 76,6, 108,0, 85,9, 98,0 e 195,9 mg g-¹, respectivamente, enquanto que a de Cr(VI) em PW foi de 240,0 mg g-¹. / This thesis reports the possibility of applying the alternative biosorbent pecan nutshell (PNS- Carya illinoensis) used to remove the followed metallic ions: Cu(II), Mn(II), Pb(II), Cr(III), Fe(III), Zn(II) from aqueous solutions. This thesis also shows the application of Brazilian-pine fruit coat, named piñon wastes (PW; Araucaria angustifolia) as biosorbent to remove Cr(VI) from aqueous solutions. The PNS and PW biosorbents were characterized by N2 adsorption-desorption isotherms, FTIR spectroscopy, scanning electron microscopy, elemental analysis, mineral composition determination, and functional groups detection. The biosorbents ability to remove the metallic ions was investigated by using batch biosorption procedure. The effects of changing experimental parameters such as, pH, biosorbent dosage and initial ion concentration on the biosorbents adsorption capacities were studied. Five kinetic models were tested, being the adsorption kinetics better fitted to fractionary-order kinetic model. Besides that, the kinetic data were also fitted to intra-particle diffusion model, presenting three linear regions, indicating that the kinetics of adsorption should follow multiple sorption rates. The equilibrium data were fitted to Langmuir, Freundlich, Sips and Redlich-Peterson isotherm models. Taking into account a statistical error function, most of PNS biosorption equilibrium data were best fitted to Sips isotherm model. The maximum biosorption capacity of PNS were 93.0, 76.6, 108.0, 85.9, 98.0 and 195.9 mg g-¹ for Cr(III), Fe(III), Zn(II), Cu(II), Mn(II) and Pb(II), respectively. The adsorption kinetics followed the Elovich chemisorption kinetic model, obtaining the following the initial adsorption rate, 284.9, 396.9 and 461.5 mg g-¹ h-¹ using a 500.0, 700.0 and 1000.0 mg L-¹ initial concentration of Cr(VI), respectively. The maximum adsorption capacity of PW was 240.0 mg g-¹ for Cr(VI), using Sips isotherm model. This high adsorption capacity of PW places this biosorbent as one of the best adsorbents for removal of Cr(VI) from aqueous effluents.

[pt] A poluição por metais pesados vem se tornando um sério problema ambiental. O uso de biomassas como material sorvente para a destoxificação de efluentes industria is contendo metais aparece como uma alternativa promissora às tecnologias existentes. O objetivo desta dissertação foi determinar a capacidade de adsorção da casca de coco (Cocos nucifera) para diferentes metais pesados. No processo de biossorção foram ava liados o pH da solução, a concentração inicial dos íons metálicos, o tamanho de partícula e a cinética do processo. As características da superfície da casca de coco foram investigadas utilizando medições de potencial zeta e análises com microscópio eletrônico de varredura. Obtiveram-se altas percentagens de remoção para o Cd, Cr(III) e Cr(VI) dentre as seis espécies metálicas estudadas (As(V), Cd, Cr(III), Cr(VI), Ni e Zn). Os valores ótimos de pH utilizados foram de 7 para o cádmio e cromo (III) e de 2 para o cromo (VI). Em concentrações inicias inferiores a 100 mg/L foram obtidas percentagens de remoção superiores a 95%, 85% e 80% para o cádmio, cromo (III) e cromo (VI), respectivamente. Em concentrações inicias menores que 1000 mg/L, a percentagem de remoção para o cádmio e o cromo (III) foi de 80% e 85%, respectivamente. Foram utilizados os modelos de Langmuir e Freundlich para avaliar a capacidade de adsorção de metais pesados pela casca de coco. O modelo de Langmuir mostrou-se mais adequado para o cádmio e o cromo (VI), enquanto que para o cromo (III) o modelo de Freundlich foi o mais adequado. A cinética do processo de biossorção foi estudada para o cádmio mediante as análises integral e diferencial. Foi observado que o processo de biossorção de cádmio por casca de coco verde obedece a um modelo de pseudo-segunda ordem. Os resultados apresentados mostram que a casca de coco apresenta as características apropriadas para o processo de biossorção de cádmio, cromo (III) e cromo (VI) e que pode ser utilizada como uma alternativa aos processos clássicos de destoxificação de efluentes. / [en] Heavy metal pollution has become one of the most serious problems today, and the use of organic material biomass for the detoxification of industrial effluents for environmental protection offers a potential alternative to existing trea tment technologies. The aim of this work was determined the biosorption capacity of coconut fibers (Cocos nucifera) for different heavy metals. The effect of pH, initial concentration, size of particle and kinetics were studied. The characteristics of the surface of coconut fibers had been investigated using measurements of potential zeta and analyses with scanning electron microscope. The removal was found to be higher for cadmium, chromium (III) e chromium (VI) among the 6 metallic species studied (As, Cd, Cr (III), Cr (VI), Ni e Zn). The values of pH used were 7 for cadmium and chromium (III) and of 2 for chromium (VI). For cadmium, chromium (III) and chromium (VI), with an initial metal concentration lower than 100 mg/L, removal rates of 95%, 85% and 80% respectively had been observed. For cadmium and chromium (III), with an initial concentration lower than 1000 mg/L, removal rates of 80% and 85% respectively were found. The adsorption capacity of coconut fibers for heavy metals had been evaluated using Langmuir and Freundlich adsorption isotherms. The Langmuir´s model gave best results for cadmium and chromium (VI) and Freundlich´s model for chromium (III). The kinetics of the process was studied just for cadmium, because it presented the best removal rates. The kinetics study showed that the biosorption process followed a pseudo second order model. This suggests that coconut fibers represent a good option for biosorption process and can be used as an alternative to the classical technologies for effluent decontamination.

A casca de pinhão manso é um resíduo abundante da indústria de biocombustível e foi usada em sua forma natural (PN) e tratada por plasma não térmico (PP) como biossorvente para a remoção do corante Vermelho reativo 120 (VR-120) de soluções aquosas. Os nanotubos de carbono de parede múltipla (NTCPM) e carvão ativo (CA) foram investigados como adsorventes na remoção do corante Azul direto 53 (AD-53) a partir de águas residuais. Os materiais adsorventes foram caracterizados por espectroscopia Raman, espectroscopia de infravermelho, isotermas de adsorção/dessorção de N2, microscopia eletrônica de varredura e transmissão. As melhores condições para adsorção dos corantes foram alcançadas em pH 2,0. O tempo de contato para obter o equilíbrio de isotermas, em 298-323 K, foi fixado em 10 horas para os biossorventes PN e PP. Para estes, o modelo cinético de ordem geral forneu o melhor ajuste aos dados experimentais em comparação com as cinéticas pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. Para o corante VR-120, os dados de equilíbrio (298-323 K) foram ajustados para o modelo de isoterma de Liu. A capacidade máxima de adsorção do corante ocorreu a 323 K, atingindo valores de 40,94 e 65,63 mg g-1 para o PN e PP, respectivamente. Os resultados dos estudos de adsorção/dessorção mostraram que a maior porcentagem de remoção de PN e PP foram alcançadas quando a mistura de solventes (acetona a 50% + 50% de 0,050 mol L-1 de NaCl (v/v)) foi utilizada. Os efluentes simulados foram utilizados para verificar a aplicabilidade dos biossorventes propostos. A remoção ocorreu de 68,2 e 94,6%, para PN e PP, respectivamente, em meio com elevada concentração salina. Já para NTCPM e CA os tempos de contato foram fixados em 3 horas e 4 horas, respectivamente. O modelo da cinética de ordem geral forneceu o melhor ajuste aos dados experimentais, se comparado aos modelos de adsorção cinéticos de pseudoprimeira ordem e pseudo-segunda ordem. Para o corante AD-53, os dados no equilíbrio (298-323 K) foram ajustados pelo modelo de isoterma de Sips. A capacidade máxima de adsorção do corante ocorreu a 323 K, com os valores de 409,4 e 135,2 mg g-1 para NTCPM e CA, respectivamente. Os resultados dos estudos de adsorção/dessorção mostraram que os NTCPM carregados com AD-53 podem ser regenerados (97,85%) utilizando uma solução de acetona aquosa (50% de acetona + 50% NaOH 3 mol L-1 (v/v)). Em experimentos de simulação de efluentes têxteis para aplicação dos adsorventes no tratamento de efluentes industriais, foram obtidas as remoções de 99,87% e 97,00% para NTCPM e CA, respectivamente, num meio com alta salinidade e diversos corantes. / Jatropha curcas shell an abundant residue of the biocombustible industry, was used in its natural form (JN) and treated by non-thermal plasma (JP) as biosorbents for the removal of Reactive Red 120 (RR-120) dye from aqueous solutions. Multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and powder activated carbon (PAC) were used as adsorbents for adsorption of Direct Blue 53 dye (DB-53) from aqueous solutions. The adsorbents were characterised using Raman spectroscopy, infrared spectroscopy, N2 adsorption/desorption isotherms, and scanning and transmission electron microscopy. The best conditions to adsorption of the dye by adsorbent were achieved at pH 2.0. The contact time to obtain equilibrium isotherms at 298–323 K was fixed at 10 h for both biosorbents. The general order kinetic model provided the best fit to the experimental data compared with pseudo-first order and pseudo-second order kinetic adsorption models. For RR-120 dye, the equilibrium data (298–323 K) were best fitted to the Liu isotherm model. The maximum sorption capacity for adsorption of the dye occurred at 323 K, attaining values of 40.94 and 65.63 mg g−1 for JN and JP, respectively. The results of adsorption/desorption studies showed that the highest percentage of removal of JN and JP were obtained when the mixture of solvents (acetone 50% + 50% 0.050 mol L-1 NaCl (v/v)) was used. Simulated dyehouse effluents were used to check the applicability of the proposed biosorbents for effluent treatment. The removal was 68.2 and 94.6% for JP and JN, respectively, in media with high salinity. As for NTCPM and CA the contact times were set at 3 h and 4 h, respectively. The general order kinetic model provided the best fit of the experimental data compared to pseudo-first order and pseudo-second order kinetic adsorption models. For DB- 53 dye, the equilibrium data (298 to 323 K) were best fitted to the Sips isotherm model. The maximum sorption capacity for adsorption of the dye occurred at 323 K, with the values of 409.4 and 135.2 mg g-1 for MWCNT and PAC, respectively. The results of adsorption/desorption studies showed that MWCNT loaded DB-53 could be regenerated (97.85%) using mixture 50% acetone + 50% of 3 mol L-1 NaOH (v/v). Simulated dye house effluents were used to evaluate the application of the adsorbents for effluent treatment, with removal of 99.87% and 97.00% for MWCNT and PAC, respectively.

A casca de pinhão manso é um resíduo abundante da indústria de biocombustível e foi usada em sua forma natural (PN) e tratada por plasma não térmico (PP) como biossorvente para a remoção do corante Vermelho reativo 120 (VR-120) de soluções aquosas. Os nanotubos de carbono de parede múltipla (NTCPM) e carvão ativo (CA) foram investigados como adsorventes na remoção do corante Azul direto 53 (AD-53) a partir de águas residuais. Os materiais adsorventes foram caracterizados por espectroscopia Raman, espectroscopia de infravermelho, isotermas de adsorção/dessorção de N2, microscopia eletrônica de varredura e transmissão. As melhores condições para adsorção dos corantes foram alcançadas em pH 2,0. O tempo de contato para obter o equilíbrio de isotermas, em 298-323 K, foi fixado em 10 horas para os biossorventes PN e PP. Para estes, o modelo cinético de ordem geral forneu o melhor ajuste aos dados experimentais em comparação com as cinéticas pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. Para o corante VR-120, os dados de equilíbrio (298-323 K) foram ajustados para o modelo de isoterma de Liu. A capacidade máxima de adsorção do corante ocorreu a 323 K, atingindo valores de 40,94 e 65,63 mg g-1 para o PN e PP, respectivamente. Os resultados dos estudos de adsorção/dessorção mostraram que a maior porcentagem de remoção de PN e PP foram alcançadas quando a mistura de solventes (acetona a 50% + 50% de 0,050 mol L-1 de NaCl (v/v)) foi utilizada. Os efluentes simulados foram utilizados para verificar a aplicabilidade dos biossorventes propostos. A remoção ocorreu de 68,2 e 94,6%, para PN e PP, respectivamente, em meio com elevada concentração salina. Já para NTCPM e CA os tempos de contato foram fixados em 3 horas e 4 horas, respectivamente. O modelo da cinética de ordem geral forneceu o melhor ajuste aos dados experimentais, se comparado aos modelos de adsorção cinéticos de pseudoprimeira ordem e pseudo-segunda ordem. Para o corante AD-53, os dados no equilíbrio (298-323 K) foram ajustados pelo modelo de isoterma de Sips. A capacidade máxima de adsorção do corante ocorreu a 323 K, com os valores de 409,4 e 135,2 mg g-1 para NTCPM e CA, respectivamente. Os resultados dos estudos de adsorção/dessorção mostraram que os NTCPM carregados com AD-53 podem ser regenerados (97,85%) utilizando uma solução de acetona aquosa (50% de acetona + 50% NaOH 3 mol L-1 (v/v)). Em experimentos de simulação de efluentes têxteis para aplicação dos adsorventes no tratamento de efluentes industriais, foram obtidas as remoções de 99,87% e 97,00% para NTCPM e CA, respectivamente, num meio com alta salinidade e diversos corantes. / Jatropha curcas shell an abundant residue of the biocombustible industry, was used in its natural form (JN) and treated by non-thermal plasma (JP) as biosorbents for the removal of Reactive Red 120 (RR-120) dye from aqueous solutions. Multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and powder activated carbon (PAC) were used as adsorbents for adsorption of Direct Blue 53 dye (DB-53) from aqueous solutions. The adsorbents were characterised using Raman spectroscopy, infrared spectroscopy, N2 adsorption/desorption isotherms, and scanning and transmission electron microscopy. The best conditions to adsorption of the dye by adsorbent were achieved at pH 2.0. The contact time to obtain equilibrium isotherms at 298–323 K was fixed at 10 h for both biosorbents. The general order kinetic model provided the best fit to the experimental data compared with pseudo-first order and pseudo-second order kinetic adsorption models. For RR-120 dye, the equilibrium data (298–323 K) were best fitted to the Liu isotherm model. The maximum sorption capacity for adsorption of the dye occurred at 323 K, attaining values of 40.94 and 65.63 mg g−1 for JN and JP, respectively. The results of adsorption/desorption studies showed that the highest percentage of removal of JN and JP were obtained when the mixture of solvents (acetone 50% + 50% 0.050 mol L-1 NaCl (v/v)) was used. Simulated dyehouse effluents were used to check the applicability of the proposed biosorbents for effluent treatment. The removal was 68.2 and 94.6% for JP and JN, respectively, in media with high salinity. As for NTCPM and CA the contact times were set at 3 h and 4 h, respectively. The general order kinetic model provided the best fit of the experimental data compared to pseudo-first order and pseudo-second order kinetic adsorption models. For DB- 53 dye, the equilibrium data (298 to 323 K) were best fitted to the Sips isotherm model. The maximum sorption capacity for adsorption of the dye occurred at 323 K, with the values of 409.4 and 135.2 mg g-1 for MWCNT and PAC, respectively. The results of adsorption/desorption studies showed that MWCNT loaded DB-53 could be regenerated (97.85%) using mixture 50% acetone + 50% of 3 mol L-1 NaOH (v/v). Simulated dye house effluents were used to evaluate the application of the adsorbents for effluent treatment, with removal of 99.87% and 97.00% for MWCNT and PAC, respectively.

A casca de pinhão manso é um resíduo abundante da indústria de biocombustível e foi usada em sua forma natural (PN) e tratada por plasma não térmico (PP) como biossorvente para a remoção do corante Vermelho reativo 120 (VR-120) de soluções aquosas. Os nanotubos de carbono de parede múltipla (NTCPM) e carvão ativo (CA) foram investigados como adsorventes na remoção do corante Azul direto 53 (AD-53) a partir de águas residuais. Os materiais adsorventes foram caracterizados por espectroscopia Raman, espectroscopia de infravermelho, isotermas de adsorção/dessorção de N2, microscopia eletrônica de varredura e transmissão. As melhores condições para adsorção dos corantes foram alcançadas em pH 2,0. O tempo de contato para obter o equilíbrio de isotermas, em 298-323 K, foi fixado em 10 horas para os biossorventes PN e PP. Para estes, o modelo cinético de ordem geral forneu o melhor ajuste aos dados experimentais em comparação com as cinéticas pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. Para o corante VR-120, os dados de equilíbrio (298-323 K) foram ajustados para o modelo de isoterma de Liu. A capacidade máxima de adsorção do corante ocorreu a 323 K, atingindo valores de 40,94 e 65,63 mg g-1 para o PN e PP, respectivamente. Os resultados dos estudos de adsorção/dessorção mostraram que a maior porcentagem de remoção de PN e PP foram alcançadas quando a mistura de solventes (acetona a 50% + 50% de 0,050 mol L-1 de NaCl (v/v)) foi utilizada. Os efluentes simulados foram utilizados para verificar a aplicabilidade dos biossorventes propostos. A remoção ocorreu de 68,2 e 94,6%, para PN e PP, respectivamente, em meio com elevada concentração salina. Já para NTCPM e CA os tempos de contato foram fixados em 3 horas e 4 horas, respectivamente. O modelo da cinética de ordem geral forneceu o melhor ajuste aos dados experimentais, se comparado aos modelos de adsorção cinéticos de pseudoprimeira ordem e pseudo-segunda ordem. Para o corante AD-53, os dados no equilíbrio (298-323 K) foram ajustados pelo modelo de isoterma de Sips. A capacidade máxima de adsorção do corante ocorreu a 323 K, com os valores de 409,4 e 135,2 mg g-1 para NTCPM e CA, respectivamente. Os resultados dos estudos de adsorção/dessorção mostraram que os NTCPM carregados com AD-53 podem ser regenerados (97,85%) utilizando uma solução de acetona aquosa (50% de acetona + 50% NaOH 3 mol L-1 (v/v)). Em experimentos de simulação de efluentes têxteis para aplicação dos adsorventes no tratamento de efluentes industriais, foram obtidas as remoções de 99,87% e 97,00% para NTCPM e CA, respectivamente, num meio com alta salinidade e diversos corantes. / Jatropha curcas shell an abundant residue of the biocombustible industry, was used in its natural form (JN) and treated by non-thermal plasma (JP) as biosorbents for the removal of Reactive Red 120 (RR-120) dye from aqueous solutions. Multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and powder activated carbon (PAC) were used as adsorbents for adsorption of Direct Blue 53 dye (DB-53) from aqueous solutions. The adsorbents were characterised using Raman spectroscopy, infrared spectroscopy, N2 adsorption/desorption isotherms, and scanning and transmission electron microscopy. The best conditions to adsorption of the dye by adsorbent were achieved at pH 2.0. The contact time to obtain equilibrium isotherms at 298–323 K was fixed at 10 h for both biosorbents. The general order kinetic model provided the best fit to the experimental data compared with pseudo-first order and pseudo-second order kinetic adsorption models. For RR-120 dye, the equilibrium data (298–323 K) were best fitted to the Liu isotherm model. The maximum sorption capacity for adsorption of the dye occurred at 323 K, attaining values of 40.94 and 65.63 mg g−1 for JN and JP, respectively. The results of adsorption/desorption studies showed that the highest percentage of removal of JN and JP were obtained when the mixture of solvents (acetone 50% + 50% 0.050 mol L-1 NaCl (v/v)) was used. Simulated dyehouse effluents were used to check the applicability of the proposed biosorbents for effluent treatment. The removal was 68.2 and 94.6% for JP and JN, respectively, in media with high salinity. As for NTCPM and CA the contact times were set at 3 h and 4 h, respectively. The general order kinetic model provided the best fit of the experimental data compared to pseudo-first order and pseudo-second order kinetic adsorption models. For DB- 53 dye, the equilibrium data (298 to 323 K) were best fitted to the Sips isotherm model. The maximum sorption capacity for adsorption of the dye occurred at 323 K, with the values of 409.4 and 135.2 mg g-1 for MWCNT and PAC, respectively. The results of adsorption/desorption studies showed that MWCNT loaded DB-53 could be regenerated (97.85%) using mixture 50% acetone + 50% of 3 mol L-1 NaOH (v/v). Simulated dye house effluents were used to evaluate the application of the adsorbents for effluent treatment, with removal of 99.87% and 97.00% for MWCNT and PAC, respectively.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:01:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cristiana Rocker.pdf: 2541583 bytes, checksum: a2c9e3fe99f71c1640b23b9fa0f61899 (MD5) Previous issue date: 2015-07-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Effluent containing toxic metals present serious risks to the environment and to living beings due to their persistence in the environment bioacumulam on trophic chain. The biosorption method has been widely tested in the treatment of these effluents, by presenting itself as a low-cost alternative and effective. The objective of this work was to analyze the process of biosorption of Cr(III) from aqueous solutions and synthetic tanning effluent using inactive biomass of aquatic macrophytes Pistia stratiotes in natura (PN) and chemically modified (PM), Salvinia molesta in natura (SN) and chemically modified (SM). The characterization of the biomasses and biosorption experiments as a function of pH, time, concentration of ion Cr(III), and desorption temperature for the purpose of determining the maximum capability of biosorption. By means of the scanning electron microscopy images of biosorbents showed uneven surfaces and heterogeneous, and in the infrared spectroscopy indicated that the chemical modification with sodium hydroxide and citric acid removed soluble phenolics and increased the carboxyl groups involved in the biosorption process. Kinetic studies showed that the average time required for the system come into balance is from 240 minutes, and all the biosorbents tested were adjusted by the pseudo-segunda order model, the biosorbents also modified adjusted intraparticle diffusion model. The results of biosorption in function of the concentration of the ion Cr(III), indicated the maximum capacity of each biosorbent. Of biosorbents in natura, SN presented the highest capacity of biosorption, with 25.70 mg g-1, on the other hand, the biomass modified PM reached capacity with 58.16 mg g-1. The results were adjusted the Freundlich isotherm, and the Langmuir model presented good adjustment to the modified biosorbents. Using the thermodynamic studies, it was found that these are spontaneous and exothermic reactions, and the results of desorption were higher for PM. The tests using raw effluent from tannery and biological treatment pond, SN proved to be more advantageous for use in the treatment of raw sewage and biological treatment pond, for presenting the highest rate of removal of Cr(III). Whereas the biomass of aquatic macrophytes P. stratiotes and S. molesta are abundant in the environment, the use of the same as biosorbent is favourable for the treatment of effluents. / Efluentes contendo metais tóxicos apresentam sérios riscos ao meio ambiente e aos seres vivos, devido sua persistência no ambiente bioacumulam-se na cadeia trófica. O método de biossorção vem sendo amplamente testado no tratamento destes efluentes, por apresentar-se como uma alternativa de baixo custo e eficaz. O objetivo do trabalho foi analisar o processo de biossorção de Cr(III) de soluções aquosas sintéticas e de efluente de curtume utilizando a biomassa inativa das macrófitas aquáticas Pistia stratiotes in natura (PN) e quimicamente modificada (PM), Salvinia molesta in natura (SN) e quimicamente modificada (SM). Realizou-se a caracterização das biomassas e experimentos de biossorção em função do pH, tempo, concentração do íon Cr(III), temperatura e dessorção com a finalidade de se determinar a capacidade máxima de biossorção. Por meio das imagens de microscopia eletrônica de varredura dos biossorventes observou-se superfícies irregulares e heterogêneas, e a espectroscopia na região do infravermelho indicou que a modificação química com hidróxido de sódio e ácido cítrico removeu compostos fenólicos solúveis e aumentou os grupamentos carboxila envolvidos no processo de biossorção. Os estudos cinéticos demonstraram que o tempo médio necessário para o sistema entrar em equilíbrio é a partir de 240 minutos, e todos os biossorventes testados foram ajustados pelo modelo de pseudo-segunda ordem, sendo que os biossorventes modificados também se ajustaram ao modelo de difusão intrapartícula. Os resultados de biossorção em função da concentração do íon Cr(III), indicaram a capacidade máxima de cada biossorvente. Dos biossorventes in natura, SN apresentou a maior capacidade de biossorção, com 25,70 mg g-1, por outro lado, nas biomassas modificadas, PM atingiu maior capacidade com 58,16 mg g-1. Os resultados foram ajustados a isoterma de Freundlich, sendo que o modelo de Langmuir apresentou bons ajustes aos biossorventes modificados. Por meio dos estudos termodinâmicos, constatou-se que tratam-se de reações espontâneas e exotérmicas, e os resultados de dessorção foram maiores para PM. Nos testes utilizando o efluente bruto de curtume e da lagoa de tratamento biológico, SN mostrou-se mais vantajosa para a utilização no tratamento do efluente bruto e da lagoa de tratamento biológico, por apresentar a maior taxa de remoção de Cr(III). Considerando que a biomassa das macrófitas aquáticas P. stratiotes e S. molesta encontram-se abundantes no meio ambiente, a utilização das mesmas como biossorvente é favorável para o tratamento de efluentes.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dalila M Formentini Schmitt.pdf: 1687104 bytes, checksum: d5ea17cddd5fa8a48f15d9203dd84077 (MD5) Previous issue date: 2011-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In Brazil, the dairy industry are mostly small and medium-sized and using conventional processing techniques coupled with the use of inorganic coagulants. Therefore, this sector needs special attention with regard to advanced techniques for treating their wastewater, in order to meet new environmental regulations and seek alternatives for reuse of treated water. Within this context, this study evaluated the effectiveness of treatment techniques based on principles of coagulation / flocculation using coagulant extracted from Moringa oleifera seed with salt solutions of KCl and NaCl 1.0 Molar, adsorption with Moringa oleífera seed as biosorbent and ultrafiltration with tubular ceramic membrane. The different techniques were evaluated individually and in combination, the efficiency of processes was assessed in terms of removal of parameters: apparent color, turbidity and COD. Among the techniques evaluated the best results were obtained with the combination of technique and the coagulation / flocculation / sedimentation for 60 min using 1500 ppm of coagulant extracted from Moringa oleífera with 1.0 Molar KCl solution combined with ultrafiltration technique at a pressure of 2 bar. This combination of techniques has achieved a 99.9% removal of apparent color and turbidity, and 98.5% of COD. Based on the results of Moringa oleífera was presented as a promising natural coagulant for the treatment of wastewater from the dairy industry. This technique combined with ultrafiltration can enable the reuse of water within the industry. / No Brasil, as indústrias de laticínios na sua maioria são de pequeno e médio porte e utilizam técnicas de tratamento convencionais somadas ao uso de coagulantes inorgânicos. Por isso, este setor precisa de atenção especial no que se refere a técnicas avançadas para o tratamento de suas águas residuárias, com objetivo de atender as novas regulamentações ambientais e buscar alternativas de reúso desta água tratada. Dentro deste contexto, o presente trabalho avaliou a eficiência das técnicas de tratamento baseadas nos princípios de coagulação/ floculação utilizando coagulante extraído da semente de Moringa oleífera com soluções salinas de KCl e NaCl 1,0 Molar, adsorção com semente de Moringa oleífera como biossorvente e ultrafiltração com membrana tubular cerâmica. As diferentes técnicas foram avaliadas individualmente e de forma combinada, a eficiência dos processos foi avaliada em termos de remoção dos parâmetros: cor aparente, turbidez e DQO. Dentre as técnicas avaliadas os melhores resultados foram obtidos com a combinação da técnica de coagulação/ floculação/ sedimentação de 60 min utilizando 1500 ppm do coagulante de Moringa oleífera extraído com solução de KCl 1,0 Molar combinada à técnica de ultrafiltração na pressão de 2 bar. Esta combinação de técnicas alcançou uma remoção de 99,9% de cor aparente e turbidez e 98,5% de DQO. Com base nos resultados obtidos a Moringa oleífera apresentou-se como um coagulante natural promissor para o tratamento das águas residuárias da indústria de laticínios. Esta técnica combinada à ultrafiltração pode possibilitar o reúso desta água dentro da indústria.