Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A biossorção é o termo aplicado à tecnologia de adsorção de íons metálicos em solução, por meio de materiais de natureza biológica inativa, comparável à adsorção utilizando-se adsorventes convencionais. A biossorção depende da temperatura, pH, concentração inicial do íon metálico, e tipo de biosorvente. O objetivo principal dessa dissertação é estudar e comparar os processos de adsorção de cobre iônico a partir de soluções aquosas utilizando Sargassum sp., alginato de cálcio úmido e desidratado e carvão ativo em pó e granular, em regime de batelada e contínuo. O alginato de cálcio foi preparado através de uma solução 4% (m/v) de alginato de sódio gotejada em solução 37% (m/v) de cloreto de cálcio dihidratado. O alginato de cálcio apresentou uma umidade de 89% após secagem em estufa a 100C por 24 horas. Os parâmetros da biossorção foram fixados em: a dose de adsorventes de 2 g/L; a temperatura em 30C; pH da solução em 5,0; e velocidade de rotação da chapa rotatória em 150 rpm. Para os estudos de cinética e equilíbrio, os ensaios foram feitos em regime de batelada. Nos ensaios cinéticos para duas concentrações medias (0,16 e 3,15 mmol/L) variou-se o tempo de contato (1 a 120 min) para se atingir o equilíbrio. Nos ensaios de equilíbrio variou-se as concentrações (0,16 a 15,72 mmol/L) utilizando o tempo de equilíbrio determinado nos ensaios cinéticos. Foram utilizadas duas modelagens cinéticas (a de pseudo-primeira ordem e a de segunda ordem) e duas modelagens do equilíbrio (Langmuir e Freundlich). O modelo cinético de segunda ordem ajustou melhor os resultados. O tempo de equilíbrio para adsorção do cobre foi de 60 minutos para Sargassum sp. e pellets de alginatos de cálcio úmido e desidratado. Para os carvões ativos os tempos de equilíbrio para a adsorção do cobre foram mais rápidos, mas a capacidade de remoção do cobre foram muito baixas. Com base nos resultados desfavoráveis obtidos para os carvões ativos eles foram descartados para se prosseguir com os ensaios de equilíbrio. A isoterma de Freundlich melhor ajusta os dados experimentais para Sargassum sp. e alginato de cálcio úmido. A capacidade de adsorção máxima calculada pelo modelo de Freundlich: na concentração de equilíbrio de 11,66 0,06 mmol/L foi de 1,97 0,07 mmol/g para Sargassum sp.; e na concentração de equilíbrio de 12,12 0,03 mmol/L foi de 1,69 0,04 mmol/g para alginato de cálcio úmido. O processo de biossorção em regime contínuo, com alturas de leito variável de 10 a 40 cm, teve melhor desempenho com a altura de 40 cm. Em regime de batelada, o desempenho da Sargassum sp. foi superior ao dos alginatos de cálcio (úmido melhor que o desidratado), que por sua vez foram superiores ao desempenho dos carvões ativos em pó e granular (em pó melhor que o granular). O sistema contínuo com concentração inicial de cobre de 8,5 mmol/L deve ser operado com altura de leito igual ou superior a 40 cm, ou com sistemas multicolunas para soluções mais concentradas / Biosorption is the term applied to the adsorption technology of metallic ions in solution than through materials of inactive biological nature. Its close to adsorption using conventional adsorbents. Biosorption depends on temperature, pH, initial concentration of metal ion and type of biosorbents. The main objective of this dissertation is to study and compare the adsorption of copper ions from aqueous solution in batch and continuous system using Sargassum sp.; wet and dehydrated calcium alginate; powder and granular activated carbon. Calcium alginate was prepared by 4% w/v sodium alginate solution dropwise into 37% w/v calcium chloride dehydrate. Calcium alginate presented 89% of moisture after dry in an oven at 100C for 24 hours. Biosorption parameters were set as follow: dose of adsorbent 2 g/L; temperature at 30C, pH at 5.0, and stirring speed of the rotating plate at 150 rpm. For the kinetic and equilibrium studies, the tests were done in a batch system. In kinetic assays for two concentrations (0.16 and 3.15 mmol/L) was varied contact time (1-120 min) to reach equilibrium. In equilibrium assays were varied concentrations (0.16 to 15.72 mmol/L) using the time determined in kinetic experiments. It was used two kinetic modeling (the pseudo-first-order and second-order) and two equilibrium modeling (Langmuir and Freundlich). The second-order kinetic model better fitted the results. The equilibrium time for adsorption of copper was 60 minutes for Sargassum sp. and wet and dehydrated calcium alginate pellets. For the activated carbon, equilibrium times for the adsorption of copper were obtained faster, but the capacity of copper removal were extremely low. Based on the unfavorable results obtained for the activated carbon they were discharged to proceed with tests of equilibrium. The Freundlich isotherm fitted the experimental data for Sargassum sp. and wet calcium alginate. The maximum adsorption capacity calculated using Freundlich model: at equilibrium concentration of 11.66 0.06 mmol/L was 1.97 0.07 mmol/g for Sargassum sp. and at equilibrium concentration of 12.12 0.03 mmol/L was 1.69 0.04 mmol/g for wet calcium alginate. Biosorption in a continuous system, with bed heights from 10 to 40 cm, had the best performance with a height of 40 cm. In a batch system, the performance of Sargassum sp. was higher than calcium alginate (wet rather than dehydrated), which in turn were higher than the performance of powder and granular active carbon (powder better than granular). The continuous system with initial copper concentration of 8.5 mmol/L, must be operated with a bed height equal or greater 40 cm, or with multicolumn systems for more concentrated solutions

Regulações ambientais cada vez mais rigorosas em relação ao gerenciamento dos resíduos orgânicos estão impelindo a indústria para uma maior sustentabilidade no sentido de melhorar a relação beneficio/custo e também atender a demanda dos clientes. A valorização dos resíduos orgânicos é uma das áreas de investigação atuais que tem atraído grande atenção nos últimos anos como uma alternativa potencial à eliminação de uma vasta gama de resíduos em aterros sanitários. Os resíduos orgânicos como o lodo de esgoto têm sido encarados como um recurso com um potencial significativo para ser empregado como matéria-prima para a produção de vários tipos de produtos, materiais e combustíveis. Este estudo tem como objetivo fornecer subsídios sobre o potencial de uso de lodo de esgoto para produzir carvões ativados e novos materiais adsorventes misturando com diferentes materiais polissiloxanos para adsorção de poluentes orgânicos a partir de soluções aquosas. Os materiais adsorventes foram caracterizados por varias técnicas analíticas e funcionais e utilizados na adsorção de diclofenaco (DCF) , nimesulida (NM) e alguns compostos fenólicos a partir de soluções aquosas Esta tese visa contribuir em (i) comparar os métodos de pirólise (pirólise convencional e aquecimento assistido por micro-ondas) na preparação de carvões ativados a partir de lodo de esgoto. Para isso foi aplicado um planejamento experimental e metodologia de superfície de resposta no sentido de determinar quais as variáveis dos dois processos são as que influenciam na qualidade do carvão produzido; (ii) a combinação de lodo de esgoto com polissiloxanos para preparar adsorventes para adsorção de fármacos a partir de soluções aquosas por processos de adsorção. Os achados gerais desta tese mostraram (i) que ambos os métodos de pirólise produzem carvões ativados com elevadas porosidades e áreas superficiais; (ii) demonstrou-se também que lodo de esgoto pode ser um excelente precursor para a preparação de carvões ativados e que pode com sucesso ser combinado com outros precursores (como polissiloxanos) a fim de se obter novos materiais com diferentes funcionalidades e características; (iii) foi demonstrado que os carvões ativados, híbridos e materiais compósitos desenvolvidos durante o presente estudo são ótimos adsorventes, especialmente para a remoção de diclofenaco DCF e NM a partir de solução aquosa e; (iv) tanto por microondas ou por pirólise convencional, é possível desenvolver CAs de lodo de esgoto com alta eficiência para a remoção de compostos fenólicos em comparação com outros tipos de CAs relatados na literatura. Estes resultados indicam que o lodo de esgoto e polissiloxanos têm grande potencial como precursores para a preparação de materiais adsorventes para o tratamento de água poluída por compostos orgânicos. / Increasingly tighter regulations regarding organic waste are pushing the manufacturing industry toward higher sustainability to improve cost-effectiveness and meet customers’ demand. Organic waste valorisation is one of the current research areas that have attracted a great deal of attention over the past few years as a potential alternative to the disposal of a wide range of residues in landfill sites. Bio-waste like sewage sludge emerged as a resource with a significant potential to be employed as a raw material for the production of chemicals, materials and fuels given its abundant volumes generated globally. This study aims at providing insights into the potential of the use of the sewage sludge to produce activated carbons (ACs) and novel adsorbent materials mixing with different polysiloxanes materials for adsorption of organic pollutants from aqueous solutions. The characterization of adsorbents were achieved by several analytical and functional techniques and used for adsorption of diclofenac (DCF) and nimesulide (NM) from aqueous solutions. The novelties of the present study are (i) to compare both pyrolysis methods (conventional pyrolysis and microwave assisted heating) for preparation of activated carbons from sewage sludge for that It was applied an experimental design and response surface methodology were used for the preparation and comparison of activated carbon produced by both methods, conventional furnace and microwave; (ii) the combination of sewage sludge with polysiloxanes to prepare adsorbents to uptake pharmaceuticals and phenolic compounds from aqueous solutions by adsorption processes. The general findings of this thesis showed (i) that both methods of pyrolysis produce very good activated carbons from sewage sludge with high specific surface areas and high developed porosities; (ii) It was also shown that the sewage sludge can be an excellent precursor to prepare activated carbons and novels materials by mixing it with other precursors such polysiloxanes; (iii) It was shown that the activated carbons, hybrids and composites materials developed during the present study are good adsorbents, especially for the removal of a model diclofenac (DCF) and nimesulide (NM) from aqueous solution and; (iv) that by microwave and conventional pyrolysis it is possible to develop sludge-ACs with very high efficiency for phenolic compounds compared with others kind of ACs reported in literature. These results indicate that sewage sludge and polysiloxanes have great potential as precursors for preparation of adsorbent materials for water treatment polluted by organic pollutants compounds.

A preocupação com a presença de poluentes emergentes em meios hídricos vem crescendo, justificando a busca por técnicas alternativas ou adicionais às aplicadas nos processos convencionais de tratamento de água. A utilização da adsorção com resíduos agrícolas diretamente como adsorventes ou como precursores para síntese de carvão ativado apresenta-se como um método viável, aliando eficiência de remoção, baixo custo e biodegradabilidade do material aplicado. O presente trabalho objetivou estudar a empregabilidade do engaço da uva, um resíduo do processo de industrialização da uva sem aplicação prática efetiva, na remoção de cafeína de solução aquosa. Este poluente emergente foi selecionado por ser amplamente encontrado em águas superficiais, subterrâneas e até mesmo potáveis, além de ser a substância alteradora de comportamento mais consumida mundialmente. O engaço foi utilizado como adsorvente em formas distintas: bruto com apenas ajuste da granulometria (ENG), modificado através da ação do ácido fosfórico (ENGI) e na forma de carvões ativados (CAE50%, CAE70% e CAE85%). No caso do ENG e ENGI foi estudada a variação dos parâmetros pH, tempo de residência e concentração de sólido adsorvente, de forma a encontrar as condições ideais para os processos em batelada. Para o carvão ativado que apresentou melhores resultados (CAE85%), por outro lado, os percentuais de remoção de cafeína foram elevados, mesmo para a menor quantidade de adsorvente possível de ser medida com precisão aceitável, não justificando a variação do parâmetro de concentração. Foram observados maiores índices de remoção em soluções ácidas, com os valores de pH considerados ideais de 2,0 para ENG e ENGI e 4,0 para o CAE85%. Os tempos de residência e concentrações de sólidos adsorventes ideais foram de 40 min e 25 g L-1 (ENG), 30 min e 15 g L-1 (ENGI) e 30 min (CAE85%). Ademais, o equilíbrio foi avaliado a partir da construção das isotermas de adsorção, as quais foram mais bem representadas pelo modelo de Sips, exibindo coeficientes de determinação R² iguais a 0,994, 0,999 e 0,987 e capacidades máximas de adsorção qmáx iguais a 89,2, 129,6 e 916,7 mg g-1. Características particulares dos sólidos adsorventes como áreas específicas superficiais e volumes de microporos também foram determinadas, resultando para o ENG, ENGI e CAE85% em 6,23, 4,21 e 1099,86 m² g-1 e 0,003, 0,002 e 0,568 cm³ g-1, respectivamente. / Concern over emerging pollutants presence in water resources is growing, justifying the search for alternative or additional techniques to those applied in conventional water treatment processes. Use of adsorption with agricultural wastes directly as adsorbents or as precursors for activated carbon synthesis is a viable method, combining removal efficiency, low cost and biodegradability of the material applied. This study investigated the employability of grape stalk, a waste from grape industrialization process without effective use, in caffeine removal from aqueous solution. This emerging pollutant was selected because it is widely found in surface water, groundwater and even drinking water, besides being the most consumed behaviorally active substance. Grape stalk was used in different forms: raw with only grain size adjustment (ENG), modified by phosphoric acid action (ENGI) and as activated carbons (CAE50%, CAE70% and CAE85%). In the case of ENG and ENGI, parameters pH, retention time and adsorbent concentration were varied in order to find the ideal batch process conditions. For the activated carbon that presented better results (CAE85%), on the other hand, caffeine removal percentages were high even for the least amount of adsorbent that could be measured with acceptable accuracy, which did not justify variation of the concentration parameter. Better removal percentages were observed in acid solutions, with ideal pH values being considered as 2.0 for ENG and ENGI and 4.0 for CAE85%. Ideal residence time and adsorbent concentration were 40 min and 25 g L-1 (ENG), 30 min and 15 g L-1 (ENGI) and 30 min (CAE85%). Moreover, equilibrium was evaluated through adsorption isotherms construction, which were best represent by Sips model, displaying determination coefficient R² equal to 0.994, 0.999 and 0.987 and maximum adsorption capacities equal to 89.2, 129.6 and 916.7 mg g-1. Adsorbents particular characteristics such as specific surface areas and micropore volumes were also determined, resulting in 6.23, 4.21 and 1099.86 m² g-1 and 0.003, 0.002 and 0.568 cm³ g-1 for ENG, ENGI and CAE85%, respectively.

A presente pesquisa descreve o preparo, caracterização e aplicação de novos adsorventes aplicados ao tratamento de efluentes contendo corantes. Os adsorventes produzidos neste estudo foram: Carvão ativado produzido por pirólise assistida por micro-ondas (AMWCST), a partir de um lodo coletado em uma Estação de Tratamento de Efluentes de curtume; e, biomassa fúngica tratada termicamente (BTV) a partir do fungo Trametes sp SC-10, os quais foram caracterizados de acordo a suas propriedades de textura e química de superfície e foram aplicados na remoção de corantes em solução aquosa e efluentes. Nesta pesquisa também se avaliou a eficiência do processo combinado entre coagulação-floculação e adsorção usando o AMWCST. Em suas propriedades estruturais, o AMWCST apresentou uma área superficial BET de 491,0 m2 g-1 e um volume total do poro de 0,440 cm3g-1, com distribuição de tamanho de poro majoritariamente mesoporosa; entretanto o BTV apresentou baixa área superficial destacando-se a formação de mesoporos. Foram estudados os equilíbrios e cinéticas de adsorção e sua correlação com modelos empíricos, para os sistemas AMWCST/PA-210 (Preto Ácido 210), e VA-357(Vermelho Ácido 357) e BTV/ AA-161 (Azul ácido 161). Para os dois primeiros sistemas empregando carvão ativado, a isoterma de adsorção de Liu foi a que descreveu melhor os dados de adsorção com capacidades máximas de 1108 mg g-1 e 589,5 mg g-1 a 298 K para PA-210 e VA-357. Para os estudos cinéticos, o modelo de ordem fraccionário de Avrami foi o melhor modelo ajustado para os dados experimentais. A BTV no entanto, mostrou uma capacidade máxima de biossorção de AA-161 de 221,7 mg g-1 a 303 K. O modelo de Langmuir foi o modelo que melhor descreveu os dados experimentais de equilibrios de biossorção e o Modelo Fraccionário de Avrami foi o que melhor descreveu a cinética de biossorção para o corante. A eficiência de remoção do adsorvente AMWCST no efluente sintético simulado foi de 93,79% e do BTV em um efluente simulado similar ao do processo de acabamento molhado de couro foi de 89,47%, indicando que a BTV é também um bom biossorvente para o tratamento de efluentes industriais. Finalmente, enquanto ao estudo de combinação de processos de coagulação-floculação com adsorção usando o AMWCST, este mostrou resultados eficazes na remoção do corante PA-210, em efluentes do processo de acabamento molhado, obtendo 85,20% de remoção do corante em comparação com o carvão comercial, o qual apresentou 88,64%. Além disso, utilizando o AMWCST, obtiveram-se reduções de 68,44%, 13,44% e 42,81% para COT, sódio total e amônio. / The present research describes the preparation, characterization and application of new adsorbents for the treatment of effluents contaminated with dyes. An adsorbent was activated carbon produced by pyrolysis microwave-assisted (AMWCST), from a sludge collected at a tannery Treatment Plant; The other adsorbent was a thermally treated fungal biomass (BTV) from Trametes sp. SC-10 fungi, which were characterized according to their texture and surface chemistry properties and were applied in the removal of dyes in aqueous solution and effluents. In this research, the efficiency of the combined coagulation-flocculation and adsorption process using the AMWCST was also evaluated. As for the texture properties, the AMWCST presented a BET surface area of 491.0 m2g-1 and a total pore volume of 0.440 cm3g-1, with mesoporous pore size distribution; However, BTV presented low surface area, highlighting the formation of mesopores. As for adsorption equilibria and kinetics and their correlation with theoretical models, for the AMWCST / AB-210, and AR-357 and BTV/AB-161 systems. For the first two systems using activated carbon, the Liu adsorption isotherm was the model that best described the adsorption data with maximum capacities of 1108 mg g-1 and 589,5 mg g-1 at 298 K for AB- 210 and AR- 357. For the kinetic studies, the Avrami fractional order model was the best-fit model for the experimental data. BTV however, showed a maximum AB-161 biosorption capacity of 221.7 mg g-1 at 303K. The Langmuir model was the model that best described the experimental data of biosorption equilibria and the Avrami Fractional Model best described the kinetics of biosorption for the dye. The adsorption efficiency of the AMWCTS in the synthetic simulated effluent was 93.79% and the BTV in a simulated effluent similar to that of the wet-end process in the leather industry was 89.47%, indicating that BTV is also a good biosorbent for the treatment of industrial effluents. Finally, while studying the combination of coagulation-flocculation processes with adsorption using the AMWCST, it showed efficient results in the removal of the AB-210 dye in wet-end process effluents, obtaining 85.20% dye removal compared with commercial activated carbon, which had 88.64%. In addition, using AMWCST, reductions of 68.44%, 13.44% and 42.81% were obtained for TOC, total sodium and ammonium.

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Commercial activated carbons from coconut shell of babaçu and dendê in their original form and chemically modified with concentrated solutions of nitric and sulfuric acid, as well as sulfonated carbon developed from the rice husk, were evaluated for the adsorption capacity against compounds nitrogen residues present in the vacuum residue and synthetic charge. The textural characteristics of the adsorbents were also evaluated, in which it was observed that the modification with acid reduces the specific area of the activated carbons, but it promotes an increase in the removal of quinoline from the medium. From the preliminary batch adsorption test, the activated carbon from dendê treated with sulfuric acid (CDAS) was able to remove 67.08% of the quinoline present in the solution and was selected for kinetic and equilibrium study. The adsorption kinetics of quinoline were relatively fast for the three concentrations studied (500, 2000, 5000 mg L-1), reaching equilibrium after 240, 120 and 60 minutes of contact, respectively. The kinetic data for the three systems fit the pseudo-second order model better. The equilibrium data were better adjusted to the Freundlich model, revealing the physisorption character of adsorptive process. The maximum adsorption capacity obtained by Langmuir model was 56.63 mg g-1. The results show that CDAS is a promising adsorbent for the removal of quinoline in organic medium. In relation to the vacuum residue sample, batch adsorption tests were conducted in such a way to ascertain the efficiency in class N removal. The results of Mass Spectrometry, ESI (±) Orbitrap MS, showed that the adsorbents CBB and CBAN were more selective in the removal of the non-basic nitrogen compounds, while the basic nitrogenous ones were more persistent and were not removed by any of the adsorbents tested. / As frações pesadas do petróleo, especialmente o resíduo de vácuo, concentram as maiores quantidades de compostos nitrogenados. Tais compostos são considerados contaminantes do processo de refino, e interferem nas etapas de conversão para obtenção de derivados mais leves a partir das frações pesadas. Esta dissertação teve por objetivo avaliar a remoção de compostos nitrogenados por meio do processo de adsorção. Solução de quinolina solubilizada em tolueno foi utilizada como carga sintética. Carvões ativados comerciais de casca de coco de babaçu e de dendê, em suas formas original e modificados quimicamente com soluções concentradas de ácido nítrico e sulfúrico, além de carvão sulfonado desenvolvido a partir da casca de arroz, foram avaliados quanto à capacidade de adsorção frente a compostos nitrogenados presentes na carga sintética e no resíduo de vácuo (resíduo da última etapa de destilação do petróleo). As características texturais dos adsorventes também foram avaliadas, e foi observado que a modificação com ácido reduziu a área específica dos carvões, no entanto promoveu o aumento da remoção de quinolina do meio. A partir do teste preliminar de adsorção em batelada, o emprego do carvão ativado da casca de dendê tratado com ácido sulfúrico (CDAS) resultou na remoção de 67,08% da quinolina presente na solução e foi selecionado para estudo cinético e de equilíbrio. A cinética de adsorção da quinolina revelou um processo relativamente rápido para as três concentrações estudadas (500, 2000, 5000 mg L-1), atingindo o equilíbrio após 240, 120 e 60 minutos de contato, respectivamente. Os dados cinéticos, para os três sistemas, foram ajustados com sucesso ao modelo de pseudo-segunda ordem. Os dados de equilíbrio foram melhor ajustados ao modelo de Freundlich, revelando o caráter de fisissorção do processo adsortivo. A capacidade de adsorção máxima, obtida segundo modelo de Langmuir foi de 56,63 mg g-1. Os resultados mostram que o CDAS é um adsorvente promissor para a remoção de quinolina em meio orgânico. Em relação à amostra de resíduo de vácuo, ensaios de adsorção em batelada foram conduzidos de tal forma a averiguar a eficiência na remoção da classe N. Os resultados de Espectrometria de Massas, ESI (±) Orbitrap MS, mostraram que os adsorventes CBB e CBAN foram mais seletivos na remoção dos compostos nitrogenados não-básicos, enquanto os nitrogenados básicos mostraram-se mais persistentes, não sendo removidos por nenhum dos adsorventes testados.

A geraÃÃo de ResÃduos SÃlidos Urbanos (RSU) vem aumentando a cada ano no PaÃs, sendo a fraÃÃo orgÃnica normalmente responsÃvel por mais da metade da quantidade total de RSU gerada. Entre as alternativas existentes para o aproveitamento dos resÃduos sÃlidos orgÃnicos, destaca-se a digestÃo anaerÃbia, uma soluÃÃo atrativa, tendo em vista que hà produÃÃo de biogÃs durante o processo. Entretanto, para que suas possibilidades de aplicaÃÃo sejam mais abrangentes, à necessÃrio que o biogÃs seja purificado e posteriormente submetido a um processo de upgrade, a fim de que adquira caracterÃsticas similares ao do gÃs natural. O presente trabalho teve como objetivo sintetizar Carbonos Ativados (CAs) a partir de endocarpo de coco seco (Cocos nucifera), de coco babaÃu (Orbignya speciosa) e a partir de vagem de flamboyant (Delonix regia) por meio de ativaÃÃo com diÃxido de carbono em Ãnica etapa. As caracterÃsticas texturais das amostras foram determinadas por meio de isotermas de adsorÃÃo de N2 a -196 ÂC. Os maiores valores de Ãrea superficial especÃfica e volume de microporos foram obtidos para o bioadsorvente sintetizado a partir do coco seco, com valores de 1452 m2/g e 0,60 cm3/g, respectivamente. Foram selecionados os CAs de coco seco e de coco babaÃu para a anÃlise de suas eficiÃncias na separaÃÃo de misturas CO2/CH4 para aplicaÃÃo no upgrade de biogÃs. Para tanto, ensaios de equilÃbrio de adsorÃÃo dos componentes puros (CO2 e CH4) e da mistura (30% vol. CO2, 70% vol. CH4) foram realizados a 20 ÂC utilizando uma balanÃa de suspensÃo magnÃtica. A capacidade de adsorÃÃo de CO2 pouco se diferenciou entre as duas amostras, apresentando o CA de coco seco melhores resultados. Essa amostra apresentou valores bem maiores de captura de metano a pressÃes acima de 3,0 bar. Os dados experimentais foram comparados com os obtidos pelo ajuste do modelo de TÃth e da IAST (Teoria da SoluÃÃo Adsorvida Ideal) para os dados mono e multicomponentes, respectivamente. Os ajustes de TÃth foram bastante precisos, enquanto os da IAST se adequaram moderadamente. As seletividades das amostras para o CO2 em relaÃÃo ao CH4 foram determinadas e comparadas com a de outros adsorventes comerciais. O CA do coco seco apresentou resultados melhores que o coco babaÃu a baixas pressÃes, com valor de seletividade de 4,2 a 1,0 bar, indicando ser um material competitivo para a aplicaÃÃo proposta. / The generation of Municipal Solid Waste (MSW) is increasing every year in Brazil, being the organic matter responsible for more than half of the total MSW generated. Among the current alternatives to the use of organic solid waste, the anaerobic digestion is the most attractive as biogas production occurs in the process. Nevertheless, to increase its usage possibilities, biogas has to be purified and upgraded, in order to acquire characteristics similar to that of natural gas. The present work aims to prepare activated carbons (ACs) from coconut endocarp (Cocos nucifera), babassu coconut (Orbignya speciosa) and flamboyant pods (Delonix regia) by one step CO2 activation. The textural characteristics were determined by N2 adsorption isotherm at -196 ÂC. The best results of BET surface area and micropore volume were obtained for bioadsorbent synthesized from coconut shell, with values of 1452 m2/g and 0.6 cm3/g, respectively. ACs from coconut shell and babassu coconut were selected to analyze their efficiency in CO2/CH4 separation mixture for biogas upgrading application. Therefore, pure component (CO2 and CH4) and mixture (30% vol. CO2, 70% vol. CH4) adsorption equilibria were performed at 20 ÂC using a magnetic suspension balance. The CO2 adsorption capacity slightly differed between samples, presenting the AC from coconut shell better results. This sample had higher methane uptake above pressures of 3.0 bar. The experimental data were compared with the fit of Toth and IAST (Ideal Adsorbed Solution Theory) models for mono and multicomponent data, respectively. The Toth fitting was fairly accurate, while the IAST fit was moderate. The samples selectivity to CO2 over CH4 were calculated and compared with another commercial adsorbent. The AC from coconut shell presented better results than babassu coconut at low pressures, with a selectivity value of 4.2 at 1.0 bar, indicating to be a competitive material for the proposed application.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / No presente estudo foram preparados materiais carbonosos modificados mediante a impregnaÃÃo de metais (cobre, prata e palÃdio) para a remoÃÃo de enxofre a partir de soluÃÃes sintÃticas de benzotiofeno numa concentraÃÃo de 50 a 400ppm em iso-octano e em amostras de gasolina comercial. A adsorÃÃo do benzotiofeno em soluÃÃo de iso-octano (mistura modelo) foi avaliada atravÃs de experimentos em coluna de leito fixo recheada com carbonos ativados com e sem impregnaÃÃo de metais em trÃs temperaturas distintas: 30, 45 e 60ÂC. Curvas de breakthrough foram simuladas de acordo com um modelo matemÃtico que considera operaÃÃo isotÃrmica, equilÃbrio de adsorÃÃo nÃo linear, fluxo com dispersÃo axial e transferÃncia de massa descrita por uma aproximaÃÃo de forÃa motriz linear (LDF). Os resultados confirmaram a eficiÃncia da utilizaÃÃo dos carbonos ativados em processos de adsorÃÃo de compostos sulfurados, principalmente quando se modifica sua superfÃcie com metais. Foram obtidas capacidades mÃximas de adsorÃÃo significativas para os materiais utilizados de 1,08 mmol S/gads para o carbono ativado GF45; 2,00 mmolS/gads para o carbono ativado GF45/CuCl2; 2,38 mmolS/gads para o carbono ativado GF45/AgCl e 2,71 mmolS/gads para o carbono ativado GF45/PdCl2, quando se utilizou a mistura modelo. Para a gasolina real, obtiveram-se 0,14 mmolS/gads para o carbono ativado GF45/AgCl, 0,23 mmolS/gads para o carbono ativado GF45, 0,30 mmolS/gads para o carbono ativado GF45/CuCl2 e 1,00 mmolS/gads para o carbono ativado GF45/PdCl2, evidenciando uma melhoria ao se trabalhar na adsorÃÃo com materiais impregnados com metais. Em termos de seletividade foi observado um maior valor para este parÃmetro nos estudos realizados com o carbono impregnado com palÃdio. Com relaÃÃo à reversibilidade do processo foi observado que a quantidade adsorvida foi, em geral, o dobro da quantidade dessorvida quando da passagem de solvente puro sem mudanÃa da temperatura para todos os materiais estudados. Este fato demonstra que o carbono ativado nÃo possui uma boa regenerabilidade, ou seja, o carbono ativado retÃm parte do adsorbato mesmo apÃs a purga, o que acaba diminuindo a quantidade de sÃtios ativos do mesmo ao longo de ciclos sucessivos de adsorÃÃo/dessorÃÃo, embora se espere uma melhor recuperaÃÃo a temperaturas mais elevadas. O modelo de transporte dispersivo foi empregado para reproduzir o comportamento das curvas breakthrough e estimar parÃmetros de transferÃncia de massa, utilizando o solver comercial gPROMS. Assim, processos adsortivos para a remoÃÃo de componentes sulfurados a baixas concentraÃÃes podem ser uma alternativa viÃvel como complemento à unidades de hidrodessulfuraÃÃo (HDS). / In this study, modified carbonaceous materials were prepared by metals impregnation (copper, silver and palladium) for removing sulfur from synthetic solutions of benzothiophene in iso-octane solutions and also in commercial gasoline. Benzothiophene adsorption of iso-octane solutions (mixture model) was measured by fixed bed experiments filled with activated carbons with and without metal impregnation in three different temperatures: 30, 45 and 60ÂC. Breakthrough curves were simulated according to a mathematical model that considers operation nonlinear isothermal adsorption equilibrium, axial dispersion flow and mass transfer described by Linear Driving Force model (LDF). The LDF model for gas adsorption kinetics is frequently and successfully used for analysis of adsorption column dynamic data and for adsorptive process designs because it is simple, analytic, and physically consistent. The results confirmed the efficiency of activated carbons used in sulfur compounds adsorption, especially when its surface is modified with metals. Adsorption capacities, qm, were significant obtained for materials used, values in order of 1.08 mmol S/gads for GF45 activated carbon, 2.00 mmol S/gads for GF45/CuCl2 activated carbon, 2.38 mmol S/gads for GF45/AgCl activated carbon and 2.71 mmol S/gads to GF45/PdCl2 activated carbon to the mixture model and 0.14 mmol S/gads for GF45/AgCl activated carbon, 0.23 mmol S/gads to GF45 activated carbon, 0.30 mmol S/gads for GF45/CuCl2 activated carbon and 1.00 mmol S/gads for GF45/PdCl2 activated carbon, showing an improvement when working with materials impregnated with metals. In terms of selectivity, there was a better value for this parameter studies in material impregnated with palladium. With respect to process reversibility, it was observed that adsorption area was twice value of desorption area for all materials. This demonstrates that activated carbon has no good reversibility, ie, activated carbon retains part of adsorbate even after purging, which will ultimately decreasing the amount of same active sites over successive cycles of adsorption/desorption. Adsorptive processes for removing sulfur components can be a viable alternative to complement the HDS process.

Orientador: Jose Euclides Stipp Paterniani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-06T17:36:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marrara_DaniloAparecidoFaveri_M.pdf: 739626 bytes, checksum: a356e874839131fd6c648e10f03c0b05 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A filtração lenta é uma alternativa viável para regiões rurais afastadas dos grandes centros urbanos que necessitam de um sistema de tratamento de água de baixo custo de implantação, assim, presente trabalho avaliou a eficiência e o desempenho da filtração lenta em uma instalação piloto de filtração em areia e manta não tecida, e carvão ativado, precedida de um pré-filtro em pedregulho para tratamento de efluente de um sistema composto um de reator anaeróbio compartimentado e de leitos cultivados (wetlands) para tratamento de esgoto doméstico. Ênfases específicas foram dadas na avaliação da Filtração Lenta com meio filtrante de areia e manta não tecida e meio filtrante de areia com camada de carvão ativado granular e manta não tecida. Para uma taxa de filtração média de 3 m3/m2.dia, obteve-se uma eficiência média na remoção de sólidos em suspensão de 36,2% para o filtro lento de carvão e areia e manta não tecida e 28,2% para o filtro lento de areia e manta não tecida. A eficiência na remoção de turbidez foi de 43,2% no filtro de carvão e areia e manta não tecida e 33,2% no filtro de areia e manta não tecida. Para a cor obteve-se uma eficiência média de 39,3% para o filtro lento com camada de carvão e areia e manta não tecida e 26,0% para o filtro lento de areia e manta não tecida. A eficiência média na remoção de coliformes totais foi de 74,6% para o filtro lento de carvão e areia e manta não tecida e de 57,6% para o filtro lento de areia e manta não tecida. A remoção média de E.coli foi de 72,7% para o filtro lento de carvão e areia e manta não tecida e de 70,8% para o filtro lento de areia e manta não tecida. Devido à simplicidade de construção e operação, o filtro lento de carvão e areia e manta não tecida pode ser aplicado para tratamento de efluentes domésticos em pequenas comunidades bem como pode ser utilizado para melhorar a qualidade de um efluente a ser lançado em corpos d¿água ou se utilizar desta tecnologia simples para tratar água para fins de reuso / Abstract: The slow sand filtration is a viable economic alternative for small communities moved away from the great urban centers. This work evaluated the efficiency of a slow filter with sand layer, activated carbon and non-woven synthetic fabric, compared with a slow filter of sand and non-woven synthetic fabric to treat constructed wetland effluent. The results had shown the removal of 74,6% of total coliforms for the slow sand filter with activated carbon and 57.6% for the slow sand filter without activated carbon. The solid reduction was 36,2% for the filter with activated carbon and 26.2% for the filter without activated carbon. For the turbidity, the reduction of 43,2% for the filter with activated carbon against 33,2% for the filter without activated carbon, and for color the filter with activated carbon got 39.3% of efficiency against 26,0% for the filter without activated carbon. Due to simplicity of construction and operation, the slow sand filter with activated carbon, sand and non-woven synthetic fabric can be applied for treatment of domestic sewer in small communities and can be used to improve the quality of an effluent to be launched in water or use this simple technology to water treatment and water reuse / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

Submitted by Franciele Moreira (francielemoreyra@gmail.com) on 2017-12-04T13:25:24Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Fernanda Lisboa Martins - 2017.pdf: 4877141 bytes, checksum: 9bbe680537dbf0bf672e46c97951bc77 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-12-06T11:35:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Fernanda Lisboa Martins - 2017.pdf: 4877141 bytes, checksum: 9bbe680537dbf0bf672e46c97951bc77 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-06T11:35:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Fernanda Lisboa Martins - 2017.pdf: 4877141 bytes, checksum: 9bbe680537dbf0bf672e46c97951bc77 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-09-22 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / This work compared the efficiency of removing the 17-α-ethynylestradiol (EE2) through advanced oxidative processes (POA) and granular activated carbon adsorption (CAG). EE2 is a synthetic female hormone common in domestic sewage and effluent from pharmaceutical industries. This hormone is a type of emerging pollutant that causes endocrine disruption in living beings even in concentrations of nanograms order. The EE2 removal was analyzed in a prototype of a 10 L reactor, with upward flow CAG fluidized bed, using four lamps emitting ultraviolet radiation, with batch time of 2 hours in each process. Photolysis showed 5% of efficiency, while photocatalysis removed 87% of EE2. The adsorption processes in CAG and titanium dioxide immobilized at CAG removed 82 and 89%, respectively. / Este trabalho comparou a eficiência de remoção de 17-α-etinilestradiol (EE2) por meio de processos oxidativos avançados (POA) e adsorção em carvão ativado granular (CAG). O EE2 é um hormônio feminino sintético comum no esgoto doméstico e no efluente de indústrias farmacêuticas. Esse hormônio é um tipo de poluente emergente que causa desregulação endócrina nos seres vivos mesmo em concentrações da ordem de nanogramas. Então foi analisada a remoção do EE2 em um protótipo de reator de 10 L, com leito fluidizado de CAG, de fluxo ascendente, utilizando quatro lâmpadas que emitem radiação ultravioleta, com tempo de batelada de 2 horas, cada processo. A fotólise apresentou 5% de eficiência, enquanto a fotocatálise removeu 87% de EE2, e os processos de adsorção em CAG e em dióxido de titânio imobilizado em CAG removera, 82 e 89%, respectivamente.

Made available in DSpace on 2016-08-19T12:56:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao Charles.pdf: 1084037 bytes, checksum: c0b51053c8b5238fee81d3c52d6c8a59 (MD5) Previous issue date: 2013-11-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Activated carbon was produced from the water hyacinth (CAA) by impregnation with ZnCl₂ (1:2), followed by pyrolysis at 700 °C, under N₂, and presented a surface area of 640.4 m²gˉ¹. We ve done kinetics tests, equilibrium and thermodynamics tests, and also tests to verify the influence of pH, temperature and initial concentration on adsorption process, using the following phenolic compounds: fenol, o cresol and m cresol. The pHzpc value of CAA was estimated at 5.4. Kinetic studies were performed at pH 10 due to the greater efficiency of removal of phenolic compounds. The kinetic models of pseudo-first and second orders were applied at temperatures 10, 25, 35 and 45°C, and the second order model (R² ≥ 0.94) was that best modeled the experimental data. The adsorption isotherms were obtained by varying the phenolic compounds concentration in the range from 150 to 1000 mg Lˉ¹. The Freundlich and Langmuir adsorption isotherms models have been applied to fit the experimental data, and the Freundlich model was the best one. The maximum quantity adsorbed of each compound, obtained from Langmuir, at 45 oC followed the order: fenol (163.7 mg gˉ¹) > o-cresol (142.3 mg gˉ¹) > m-cresol (130.2 mg gˉ¹). The thermodynamic parameters confirmed the spontaneity of the adsorptive processes, which are endothermic, but with increasing entropy. / Carvão ativado foi produzido a partir de aguapé (CCA) por impregnação com ZnCl₂ (1:2), seguida por pirólise a 700 °C, sob N₂, e apresentou área superficial de 640,4 m²gˉ¹. Foram realizados testes cinéticos, de equilíbrio e termodinâmicos, além de testes para verificar a influência de pH, temperatura e concentração inicial no processo de adsorção, utilizando os seguintes compostos fenólicos: fenol, o cresol e m cresol. O valor do pHpcz do CAA foi estimado em 5,4. Os estudos cinéticos foram realizados em pH 10, devido a maior eficiência de remoção dos adsorvatos. Os modelos cinéticos de pseudo-primeira ordem, segunda ordem e Elovich foram aplicados nas temperaturas 10, 25, 35 e 45 ºC, sendo o modelo de segunda ordem (R² ≥ 0,94) o que melhor representou os dados experimentais. As isotermas de adsorções foram obtidas variando-se a concentração dos compostos fenólicos na faixa de 150 a 1000 mg Lˉ¹. Os modelos isotérmicos de Freundlich e Langmuir foram aplicados na avaliação dos resultados experimentais, sendo o modelo proposto por Freundlich o que mais se aproximou dos resultados experimentais. A quantidade máxima adsorvida de cada composto, obtida a partir de Langmuir, na temperatura de 45 ºC seguiu a ordem: fenol (163,7 mg gˉ¹) > o-cresol (142,3 mg gˉ¹) > m-cresol (130,2 mg gˉ¹). Os parâmetros termodinâmicos confirmaram a espontaneidade dos processos de adsorção, os quais se apresentaram endotérmicos, mas com aumento de entropia.