Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Caroline Ribeiro.pdf: 1866892 bytes, checksum: e531dc26b15b11d89edb4f77ee826666 (MD5) Previous issue date: 2014-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Textile industries remarkably present high consumption of water and elevated generation of wastewater. In most cases, these effluents are contaminated with a large amount of dyes, requiring previous treatment to disposal in the receiving bodies of water like rivers and lakes, or prior to its reutilization in the industry. The aim of this study was to evaluate the adsorption potential of tilapia (Oreochromis niloticus) scales of the reactive blue 5G dye and characterize this potential sorbent material, since it is an abundant waste of fish slaughterhouses of the western region of Paraná. For this purpose, characterization of the scale were carried out by OM, SEM, EDS, N2 physisorption, XRD, pHZPC, FTIR and FT-Raman. Experiments were performed in closed batch system to examine the effect of the particle diameter (6, 16, 32, 100, 150, 325 mesh and base), the adsorbent mass (0.1, 0.2 and 0.3 g), initial pH of the dye solution (2.0, 7.5 and 10.0) and the chemical pretreatment at the scales adsorption capacity. Finally, equilibrium assays were performed at the optimum conditions obtained. Further experiments were performed at fixed bed continuous system, the breakthrough curves were carried at different particle diameters (12, 16, 32 mesh and granulometric mixture) and under different pH values of the feed solution (2.0, 5.5, 7.5 and 10). Furthermore, the influence of treatment chemical adsorption was also studied. Moreover, the amount of dissolved organic carbon was measured during the adsorption process to examine the possibility of lixiviation. The material characterization indicated low incidence of pores on the scale surface, and the presence of chemical groups characteristic of collagen and hydroxyapatite. PHZPC analysis demonstrated that the point of zero charge of the scale was 7.64. At the both batch and column adsorption process higher values of adsorption capacity was reached by using the particle sizes 6, 16 and 32 mesh, at initial pH 2.0. The chemical treatment did not present any influence at the adsorbent adsorption capacity. Langmuir and Radke-Prausnitz isotherms best represented the equilibrium data of batch process. For the fixed bed process assays, the largest adsorption capacity was achieved by using the granulometric mixture of scales, at pH 2.0, at these conditions the highest adsorption capacity reached was q = 394.8 mg g-1, achieving a breakthrough time of tb = 20.5 h at the feed concentration of 75 mg L-1. The dissolved organic carbon amount increased during the experiment due to the dye solution concentration rise. Considering the high removal levels and the low cost of the material, tilapia scale present a potential use as alternative adsorbent. / As indústrias têxteis se caracterizam pelo alto consumo de água e a geração de elevados volumes de águas residuárias, as quais estão contaminadas com corantes e necessitam de tratamento antes do descarte nos corpos receptores como rios e lagos. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de adsorção da escama do peixe Oreochromis niloticus (Tilápia) utilizando o corante reativo Azul 5G e caracterizá-la, visto que se trata de um resíduo abundante das indústrias frigoríficas de peixes da região oeste do Paraná. Para tanto, a caracterização da escama foi realizada pelas técnicas de MO, MEV, EDS, Fisissorção de N2, DRX, pHPCZ, FT-IR e FT-Raman. Foram realizados experimentos em sistema fachado e batelada para avaliar o efeito do diâmetro das partículas (6, 16, 32, 100, 150, 325 mesh e fundo), da massa de adsorvente (0,1, 0,2 e 0,3 g), do pHinicial da solução de corante (2, 7,5 e 10) e do pré-tratamento químico na capacidade de adsorção das escamas. Por fim, realizou-se experimentos de equilíbrio nas melhores condições avaliadas. Também foram obtidas as curvas de ruptura em leito fixo sob diferentes granulometrias (12, 16, 32 mesh e mistura granulométrica), diferentes condições de pH da solução de alimentação (2, 5,5, 7,5 e 10) e de concentração da solução de alimentação. Avaliou-se ainda a influência do pré-tratamento químico no adsorvente e a quantidade de carbono orgânico dissolvido durante o processo de adsorção para verificar a ocorrência de lixiviação. A caracterização indicou baixa quantidade de poros na superfície da escama, além de grupamentos químicos característicos de colágeno e hidroxiapatita. A análise de pHPCZ indicou que o ponto de carga zero da escama é 7,64. Em ambos os sistemas a maior capacidade de adsorção foi alcançada nas granulometrias 16 e 32 mesh e pHinicial 2, onde não foi verificada a influência do pré-tratamento químico no processo de adsorção. As isotermas que melhor se ajustaram aos dados de equilíbrio para o sistema fechado e batelada foram a de Langmuir e Radke-Prausnitz. Nos ensaios em leito fixo, a maior capacidade de adsorção foi obtida nas condições de mistura granulométrica das escamas e no pH 2,0, alcançando-se uma capacidade de adsorção de q = 394,8 mg g-1 para a concentração de 75 ppm e com um tempo de ruptura de tb = 20,5h. A carga de carbono orgânico dissolvido aumentou no decorrer do experimento devido ao aumento da concentração da solução de corante, a qual também não foi influenciada pelo pré-tratamento químico. Dado o elevado teor de remoção e o baixo custo do material, verifica-se que a escama de tilápia é um adsorvente alternativo em potencial.

Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2017-12-04T23:59:33Z No. of bitstreams: 1 Camila_Neves_2016.pdf: 2611744 bytes, checksum: 4dfde4e75e66014e081977473b694361 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-04T23:59:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camila_Neves_2016.pdf: 2611744 bytes, checksum: 4dfde4e75e66014e081977473b694361 (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The textile industry are responsible to generate a large volume of wastewater that are characterized by high coloration, electrolytes (NaCl, Na2CO3, NaOH), surfactants, softeners, etc. Thus, these wastewaters require previous treatment to its disposal in the receiving bodies of water. The aim of this work was to evaluate the influence of electrolyte (NaCl) and surfactant (Profiber) in adsorption of reactive blue 5G dye by fish scale (Oreochromis niloticus). The adsorbent was characterizated by N2 physisorption. The initial pH (2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 9,45) were elaluated for the systems: (i) RB5G-Adsorbent, (ii) RB5G-NaCl-Adsorbent, (iii) RB5G-Surfactant-Adsorbent e (iv) RB5G-NaCl-Surfactant-Adsorbent. The adsorption experiments were performed in closed and batch system (25°C). The effects of stirring speed (450, 700, 1000, 1400 rpm) and initial concentration (25, 50, 100, 150, 200 mg L-1) were evaluated in adsorption kinetics. The equilibrium data was determined based on kinetics tests. The kinetics data were modeled by external diffusion and adsorption in the adsorbent sites. The equilibrium data were modeling by Langmuir isotherm. The adsorbent characterization indicated that fish scale is a non-porous material. The best adsorption capacity occured in pH 2. The equilibrium was obtained in 72 hours. The effect best adsorption capacity occurred in 1000 rpm. The kinetics studies indicated that RB5G dye adsorption using fish scale was highly favorable. The kinetic data were best represented by adsorption in the adsorbent sites model. The electrolyte (NaCl) and surfactant (Profiber) the equilibrium adsorption in 10 and 7%, respectively. The maximum adsorption capacity were 272, 299 and 291 mg g-1 for the systems (i), (ii) and (iii), respectively. This work indicated that fish scale is a great adsorbent with high adsorption capacity. The presence of the electrolyte (NaCl) and surfactant (Profiber) influenced favorably the adsorption of the dye RB5G by fish scales. / As indústrias têxteis geram grandes quantidades de águas residuais, as quais se caracterizam pela elevada coloração e presença de eletrólitos (NaCl, Na2CO3, NaOH), surfactantes, amaciantes, entre outros. Desta forma, estes efluentes precisam ser tratados antes de serem descartadas em corpos receptores. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo estudar a influência de agentes auxiliares, como eletrólitos (NaCl) e surfactantes (Profiber), na adsorção do corante reativo azul 5G (RB5G) pela escama de peixe do gênero tilápia (Oreochromis niloticus). Para a caracterização do adsorvente foi realizado o método de fisissorção de N2. O efeito do pH inicial (2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 9,5) foi avaliado para os seguintes sistemas: (i) RB5G-Adsorvente, (ii) RB5G-NaCl-Adsorvente, (iii) RB5G-Surfactante-Adsorvente e (iv) RB5G-NaCl-Surfactante-Adsorvente. Os experimentos de adsorção foram realizados em sistema fechado e batelada e com controle de temperatura (25°C). Nos experimentos de cinética de adsorção foram avaliados os efeitos da velocidade de agitação (450, 700, 1000 e 1400 rpm) e da concentração inicial de RB5G (25, 100, 150) e os testes de equilíbrio foram realizados com base nos testes cinéticos. Para modelagem matemática dos dados cinéticos foram utilizados os modelos de difusão externa e adsorção na superfície e os dados de equilíbrio foram modelados pela isoterma de Langmuir. A caracterização da escama de peixe mostrou que o adsorvente é um material não poroso e com baixa área superficial. A maior capacidade de adsorção foi alcançada em pH 2. O tempo de equilíbrio obtido para processo de adsorção foi de 72 horas e a maior capacidade de adsorção foi alcançada na velocidade de agitação de 1000 rpm. O estudo cinético indicou que a adsorção do corante RB5G pela escama de peixe é extremamente favorável. O modelo cinético de adsorção na superfície foi o que melhor representou os dados experimentais. A presença do eletrólito (NaCl) e do surfactante (Profiber) favoreceram o equilíbrio de adsorção em 10 e 7%, respectivamente. A capacidade máxima de adsorção da escama de peixe foi de 272 e 299 e 291 mg g-1 para os sistemas (i), (ii) e (iii), respectivamente. Além disso, com o modelo cinético obtido neste trabalho foi possível predizer o comportamento da cinética dos sistemas (ii) e (iii). Este trabalho mostrou o potencial da escama de peixe na remoção de corante com elevada capacidade de adsorção. A presença dos agentes auxiliares, tais como eletrólito o (NaCl) e o surfactante (Profiber) influenciou de forma favorável o processo de adsorção do corante RB5G pela escama de peixe.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / With the purpose to develop environmentally appropriate materials, scales of the Piau fish and sodium alginate were used as precursor materials for the preparation of new ecomaterials which were used in the removal of the herbicide Paraquat and ions Co(II) and Cu(II). The hybrid material obtained from the reaction between the polysaccharide and scales was designated as ALG/ESC, and the hybrid ALG/ESC-CaCl2 was obtained from the crosslinking of the ALG/ESC with calcium chloride. The materials were characterized by FTIR, TG, SEM, XRD and determination of the point of zero charge (PZC). Changes in the peak observed in the FTIR spectrum of the ALG/ESC confirmed the existence of chemical interactions between Ca(II) of the hydroxyapatite present in fish scales, and the carboxylate groups of the sodium alginate. In the spectrum of ALG/ESC-CaCl2, bands were observed to be considerably narrower, due to crosslinking with the Ca(II) ions and tension of the carboxylate group that increases to accommodate the coordination structure around the Ca(II). It was observed an increase in sample thermal stability of the ALG/ESC-CaCl2 when compared to ALG/ESC, indicating the formation of the "egg box" structure. The SEM micrographs exhibited the presence of hydroxyapatite crystals on the surface of the ALG/ESC, and a homogeneous surface on the ALG/ESC-CaCl2 beads. Comparison between the X-ray diffraction profiles of the precursors (pure scales, ESC, and pure alginate, ALG) and those of the ALG/ESC and ALG/ESC-CaCl2 indicated that changes occurred due to incorporation of the hydroxyapatite structure in the alginate. From the PZC values of the materials, it was suggested that, in a general way, the interactions were controlled by electrostatic attractions between negatively charged surface groups and the cationic paraquat, or free Co(II) and Cu(II) ions, that are present in the solution, or between species of cobalt and copper in their anionic form and the surface groups that presented themselves as positively charged in the investigated pH range. From adsorption experiments carried out using the technique of batch with samples of solutions of the herbicide Paraquat and salts of copper and cobalt, the amount of adsorbed species per gram of adsorbent, Nf was determined. The values of Nf showed the highest affinity of the hybrid ALG/ESC-CaCl2 for the herbicide and the Co(II) and Co(II) ions. The adsorption rates were evaluated using the pseudo-first-order, pseudo-second-order and intraparticle diffusion models. It was found that the data did present a good fit to the traditional intraparticle diffusion model. The data obtained from this model suggested that processes, other than simple intraparticle diffusion, may be occurring simultaneously. / Buscando desenvolver materiais ambientalmente adequados, foram utilizadas escamas do peixe Piau e Alginato de Sódio como materiais precursores para preparação de novos ecomateriais que foram utilizados na remoção do herbicida Paraquat e de íons Co(II) e Cu(II). O material híbrido obtido da reação entre o polissacarídeo e as escamas foi designado como ALG/ESC, sendo o híbrido ALG/ESC-CaCl2 obtido a partir da reticulação do ALG/ESC com Cloreto de Cálcio. Os materiais foram caracterizados por FTIR, TG, MEV, DRX e determinação do ponto de carga zero (PCZ). No espectro de FTIR do ALG/ESC deslocamentos de picos para regiões de maiores comprimentos de onda indicaram a existência da interação química entre íons Ca(II) da hidroxiapatita, presentes na escama de peixe, e os grupos carboxilato do Alginato de Sódio. No espectro do ALG/ESC-CaCl2 foram observadas bandas consideravelmente mais estreitas, devido à ligação cruzada com os íons Ca(II) e pela tensão do grupo carboxilato que aumenta para acomodar a estrutura de coordenação em torno do Ca(II). O material ALG/ESC-CaCl2, quando comparado com o ALG/ESC, apresentou-se mais estável termicamente, indicando a formação da estrutura caixa de ovos . As micrografias evidenciaram a presença de cristais de hidroxiapatita na superfície das esferas de ALG/ESC, e uma superfície homogênea nas esferas ALG/ESC-CaCl2. Foram observadas mudanças nos padrões de difração de raios X, quando comparados aos dos precursores (escamas puras, ESC, e Alginato puro, ALG) que ocorreram devido à incorporação da hidroxiapatita na estrutura do Alginato. A partir dos valores do PCZ dos materiais sugeriu-se que, de um modo geral, as interações ocorrem através de atrações eletrostáticas entre grupos superficiais carregados negativamente e o Paraquat catiônico, ou íons Co(II) e Cu(II) livres que se encontram presentes na solução ou ainda entre espécies de cobalto e cobre na sua forma aniônica e os grupos superficiais que apresentavam-se carregados positivamente na faixa de pH investigada. Através de experimentos de adsorção realizados usando a técnica de batelada com amostras de soluções do herbicida Paraquat e de sais de cobre e cobalto, determinou-se a quantidade de espécie adsorvida por grama de adsorvente, Nf. Os valores de Nf indicaram que o híbrido ALG/ESC-CaCl2 apresentou maior afinidade pelo herbicida e pelos íons Co(II) e Co(II). As taxas de adsorção foram investigadas através dos modelos de pseudo-primeira-ordem, pseudo-segunda-ordem e de difusão intrapartícula. Verificou-se que os dados obtidos não se ajustaram aos modelos cinéticos de pseudo-primeira-ordem e pseudo-segunda-ordem, com exceção dos dados referentes à interação entre os íons Cu(II) e as esferas ALG/ESC-CaCl2. O modelo de difusão intrapartícula ofereceu uma boa correlação. Os dados obtidos através deste modelo sugeriram que os processos de interação são controlados não apenas por difusão intrapartícula, mas também outros processos ocorrem concomitantemente.

This study evaluated the use of the technique of adsorption in fixed-bed column using chitosan and fish scale to treat wastewater contaminated with dyes (Indigo Carmine (IC), Reactive Black 5 (RB05) and Reactive Orange 16 (RO16)). We tried to identify the interaction between the adsorbate and adsorbent and evaluate the influence of parameters: initial concentration of the dye in the effluent, bed height and flow rate in the maximum adsorption capacity. To achieve these objectives the adsorption studies were conducted in fixed bed in a glass column 9 cm and 0.6 cm in diameter. The concentration of dye in the effluent was monitored by measuring their absorbance alert of a UV-VIS spectrophotometer. The results of adsorption of the dyes on the chitosan and fish scales are presented in the form of breakthrough curves (C / Co vs. t). The adsorbed amount of each solid in the column, the balance was calculated. Starting of the curve data burst data were obtained from many different alert nonlinear models (Thomas, Model Adams-Bohart, Model Model Yan and Yoon-Nelson). Starting studies of fixed bed adsorption, is obsevou RO16 that the adsorption of the chitosan showed the highest amount adsorbed on average 30 mg g-1, the amounts found in HF and RB05 chitosan. As for the fish scale, the RB05 had the highest amount adsorbed on average 56 mg g-1, compared to IC and RO16. It was also observed that the model of Yan was suitable to represent the results obtained for the adsorption column so as to HF and RB05 RO16 in chitosan. No model was adequate to represent the results obtained for the adsorption column IC and RO16 in fish scales. Models Thomas and Adams-Bohart were the most suitable to represent the curve data burst in the adsorption RB05 fish scales. These results show that the parameters: initial concentration of dye in the effluent flow and the bed height influence the maximum quantity adsorbed and that the employed methods were adequate in view of the results obtained allow to make a clear and consistent evaluation, the performance of such adsorption technique for effluents contaminated with dyes. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho foi avaliado o uso da técnica de adsorção em coluna de leito fixo utilizando quitosana e escama de peixe para tratar efluentes contaminados com corantes (Índigo Carmim (IC), Preto Reativo 5 (RB05) e Laranja Reativo 16 (RO16)). Buscou-se identificar a interação entre o adsorvente e o adsorvato e avaliar a influência dos parâmetros: concentração inicial do corante no efluente, altura do leito e vazão na capacidade máxima de adsorção. Para chegar a esses objetivos os estudos de adsorção em leito fixo foram conduzidos em uma coluna de vidro com 9 cm de altura e 0,6 cm de diâmetro. A concentração do corante no efluente foi monitorada medindo sua absorvância, atravez de um espectrofotômetro de UV-VIS. Os resultados de adsorção dos corantes sobre a quitosana e a escama de peixe são apresentados sob a forma de curvas de ruptura (C/Co versus t). A quantidade adsorvida de cada sólido na coluna, no equilibrio, foi calculada. Apartir dos dados da curva de ruptura foram obtidos dados atravez de vários modelos não linear (Modelo de Thomas, Modelo de Adams-Bohart, Modelo de Yan e o Modelo de Yoon-Nelson).Apartir dos estudos de adsorção de leito fixo, obsevou-se que a adsorção do RO16 pela quitosana apresentou a maior quantidade adsorvida, em média de 30 mg g-1, do que as quantidades encontradas para IC e RB05 em quitosana. Já para a escama de peixe, o RB05 apresentou a maior quantidade adsorvida, em média 56 mg g-1, se comparados a IC e RO16. Observou-se também que o modelo de Yan foi o mais adequado para representar os resultados obtidos para a adsorção em coluna tanto para IC quanto para RB05 e RO16 em quitosana. Nenhum modelo foi adequado para representar os resultados obtidos para adsorção em coluna do IC e RO16 em escama de peixe. Os modelos de Thomas e Adams-Bohart foram os mais adequados para representar os dados da curva de ruptura da adsorção do RB05 em escama de peixe. Esses resultados mostram que os parâmetros: concentração inicial do corante no efluente, altura do leito e vazão têm influência na quantidade máxima adsorvida e que os métodos empregados mostraram-se adequados, tendo em vista que os resultados obtidos permitiram fazer uma avaliação clara e consistente, do desempenho da adsorção como técnica de tratamento para efluentes contaminados com corantes.