O presente trabalho estuda a remoção dos fármacos amoxicilina (AMX), diclofenaco sódico (DCF) e paracetamol (PAR) em solução aquosa pelos processos de adsorção em batelada e coluna de leito fixo utilizando o carvão ativado granulado (CAG) como adsorvente. Os experimentos foram realizados para cada fármaco de forma independente. Na adsorção em batelada foram avaliadas as influências do pH (2 – 10), concentração de adsorvente (5 – 20 g L-1) e tempo de contato (5 – 350 min). Foi realizada a investigação da cinética de adsorção e também do equilíbrio de adsorção através de isotermas nas temperaturas de 25, 35 e 45 ºC. A adsorção em leito fixo foi estudada através de planejamentos experimentais, onde foram avaliados os efeitos da concentração inicial do poluente (C0: 20 – 100 mg L-1), massa do leito (W: 0,5 – 1,5 g) e vazão (Q: 3 – 5 mL min-1) sobre o tempo de saturação (tsat) e a quantidade adsorvida (qsat). Os modelos de Thomas, Bohart-Adams e Yan, além de um modelo desenvolvido no software EMSO foram utilizados para análise das curvas de ruptura. O CAG utilizado apresentou área BET de 463 m² g-1 e maior volume de microporos, de 0,20 cm³ g-1. Os experimentos em batelada mostraram que o pH não teve influência significativa sobre a remoção dos três fármacos. O equilíbrio de adsorção da AMX e do DCF foi atingido após 150 min e do PAR após 180 min. O modelo de PSO foi o que melhor representou a cinética de adsorção dos três fármacos. A isoterma de Langmuir descreveu o equilíbrio da AMX a 25 e 35 ºC, e o modelo de Sips a 45 ºC. Já a adsorção do DCF foi representada pela isoterma de Freundlich e o PAR pela de Redlich-Peterson. O estudo termodinâmico indicou que a adsorção dos três fármacos foi espontânea e favorável, além de aumentar com o aumento da temperatura. Na adsorção em leito fixo, foi observado menores valores de tsat com o aumento de C0 e de Q e diminuição de W. Foi verificado que qsat aumentou com o aumento de C0 e diminuição da Q para o planejamento do PAR, onde essa variável foi significativa. Já o aumento de W aumentou qsat no planejamento do PAR e diminuiu nos casos da AMX e DCF. A AMX foi o poluente que apresentou os menores tempos de saturação, seguido do DCF e do PAR, na adsorção em leito fixo. Foi constatado que o modelo de Yan foi o que melhor reproduziu o comportamento das curvas de ruptura para os três fármacos, na comparação com os outros modelos analíticos e com o modelo numérico proposto no software EMSO. De forma geral, foi verificado que os processos de adsorção tanto em batelada quanto em leito fixo apresentam potencial de aplicação como alternativa de tratamento avançado de água e efluentes que contenham fármacos. / The present work studies the removal of amoxicillin (AMX), sodium diclofenac (DCF), and paracetamol (PAR) from water by adsorption onto granular activated carbon in batch process and fixed bed column. Batch adsorption experiments were performed to evaluate the influence of pH (2 – 10), adsorbent concentration (5 – 20 g L-1) and contact time (5 – 350 min). Pseudo-first order, pseudo-second order and intraparticle diffusion models were evaluated in the kinetics investigation. Equilibrium adsorption was investigated using Langmuir, Freundlich, Sips and Redlich-Peterson equations. Fixed bed adsorption was studied through experimental design to evaluate initial contaminant concentration (C0, 20 – 100 mg L-1), amount of adsorbent (W, 0.5 – 1.5 g) and feed flow rate (Q, 3 – 5 mL min-1) effects. The analytical models of Thomas, Bohart-Adams and Yan were selected to investigate the breakthrough curves behavior. In addition, a numerical model was developed and solved using EMSO software. The granular activated carbon (GAC) used had BET surface area of 463 m² g-1 and volume of 0.20 cm³ g-1 of micropores. The pH had no significant effect on the adsorption removal of the three drugs. Adsorption equilibrium of AMX and DCF was reached after 150 min and 180 min for PAR. Pseudo second order model best represented kinetic adsorption of the three compounds. At best conditions in batch process, adsorbent concentration was 12.5 g L-1 for AMX and DCF and 10 g L-1 for PAR. Langmuir isotherm best described AMX adsorption equilibrium at 25 and 35 ºC, and Sips model at 45 ºC. DCF and PAR adsorption followed the Freundlich isotherm and Redlich-Peterson model, respectively. Thermodynamic study indicated that the three drugs adsorption were spontaneous and favorable processes. In addition, adsorption increased at higher temperatures. In fixed bed adsorption experiments, saturation time (tsat) decreased with the increase of initial concentration and flow rate for both drugs. W had positive effect on tsat. The amount adsorbed (qsat) was enhanced at higher C0 and lower Q. qsat was higher at higher Q for AMX and DCF and lower Q for PAR adsorption. Yan model best reproduced breakthrough curves behavior for all drugs among the analytical models and the numerical model developed on EMSO software. Thus, adsorption processes in batch mode and fixed bed column showed to be effective for the removal of drugs of different therapeutic classes from water.

A indústria siderúrgica gera seus efluentes com altas concentrações de cianeto. O cianeto é uma substância altamente tóxica que deve ser degradada para ser eliminada do efluente, obedecendo a legislação vigente,Resolução CONAMA nº 430 de 13 de maio de 2011, que fixa os padrões para descarte de efluentes nos corpos receptores.O processo convencional de tratamento físico-químico usado para esta tipologia de efluente é a conversão de cianeto em complexo metálico. Entretanto, este processo é normalmente dispendioso e requer tratamento posterior dos subprodutos gerados, bem como da lama gerada contendo o complexo metálico de cianeto.Uma alternativa ao tratamento físico-químico é o uso da biodegradação por alguns gêneros de bactérias, incluindo Pseudomonas. A biodegradação de efluente siderúrgico contendo cianeto pelo processo de lodo ativado, utilizando microrganismos do tratamento biológico existente, torna-se uma alternativa para substituição parcial do tratamento físico-químico convencional. Logo, este trabalho teve por objetivo principal, avaliar a biodegradação de cianeto em um efluente siderúrgico, utilizando lodo ativado da estação de tratamento biológico e lodo liofilizado comercial. Foram realizados ensaios em escala laboratorial e em planta piloto. Em escala laboratorial, a redução da concentração de cianeto utilizando lodo da estação de tratamento biológico foi de 66% e com o lodo liofilizado comercial, a redução foi de 71%. Os resultados de degradação de cianeto na planta piloto, utilizando o lodo da estação de tratamento biológico e o lodo liofilizado, foram redução de 33% e 69%, respectivamente. Os resultados obtidos demonstraram que houve biodegradação de cianeto tanto em escala laboratorial quanto em planta piloto. A biodegradação de cianeto no efluente siderúrgico com concentrações reduzidas de amônia e fenol, sugere que os microrganismos utilizaram o cianeto como fonte de carbono e nitrogênio, aumentando dessa forma, a taxa de degradação. / The steel industry generates its effluents with high concentrations of cyanide. Cyanide is a highly toxic substance that must be degraded to be eliminated from the effluent complying with current legislation, CONAMA Resolution No. 430 of 13 May 2011 laying down the standards for discharge of effluents into bodies receptores. The conventional physicochemical treatment process used for this type of effluent is the conversion of cyanide into metal complex. However, this process is costly and usually requires further treatment of the byproducts generated, as well the generated sludge containing the metal complex of Cyanide. An alternative to physico-chemical treatment is the use of biodegradation for a few genres of bacteria including Pseudomonas. The biodegradation of steel plant effluent containing cyanide by the activated sludge process, using microorganisms of the existing biological treatment, becomes an alternative to partial replacement of conventional physico-chemical treatment. Therefore, this study was aimed to evaluate the biodegradation of cyanide in a steel plant wastewater using activated sludge from biological treatment station and sludge lyophilized commercial. Tests on laboratory scale and pilot plant were performed. In laboratory scale, the concentration reducing of cyanide using sludge from biological treatment plant was 66% and the commercial lyophilized sludge the reduction was 71%. The results of degradation of cyanide in the pilot plant using biological treatment of mud and sludge lyophilized station were reduced by 33% and 69%, respectively. The results showed that there was biodegradation of cyanide in laboratory scale and pilot plant. The biodegradation of the steel plant cyanide effluent with reduced concentrations of ammonia and phenol, suggests that the microorganisms used the cyanide as source of carbon and nitrogen, thus increasing the rate of degradation.

O processo de adsorção vem sendo utilizado como uma técnica eficaz para a remoção de íons metálicos em efluentes. Neste trabalho são apresentados os estudos para avaliar da capacidade de adsorção de cobalto em caulinita, um adsorvente de baixo custo, visando à remoção deste íon de soluções aquosas. Foi analisada a área superficial específica (S) em 25 amostras de materiais preparadas de diferentes modos: caulinita, bentonita e carvão ativado e, misturas de caulinita-bentonita e caulinita-carvão ativado. Estas misturas foram preparadas pela adição de 10, 20, 30, 40 e 50% de carvão ativado ou bentonita à caulinita. As amostras de caulinita-carvão ativado e caulinita in natura foram calcinadas a 600 e 1000 °C por 4 horas. Foi escolhida para os testes de adsorção a mistura de caulinita com 10% de carvão ativado por apresentar a melhor relação custo benefício em relação à S. Os parâmetros de adsorção investigados nesta mistura foram: tempo de contato, pH, concentração inicial de soluto, competição iônica e força iônica. Verificou-se que o tempo de contato e o pH otimizados para o propósito do trabalho foram 30 min e pH 6. Nestas condições a eficiência de remoção do íon cobalto da solução foi superior a 80%. Verificou-se que a presença de íons Cr e Zn, bem como o aumento da força iônica diminuem a capacidade de adsorção do Co na mistura adsorvente. As isotermas de Langmuir e Freundlich apresentaram R2 iguais a 0,906 e 0,597, respectivamente. Os parâmetros determinados nestas isotermas indicaram um processo espontâneo, ou seja, energeticamente favorável, para a adsorção do Co nas condições e que foram realizadas este trabalho. / The adsorption process has been used as an efficient technique for the removal of metallic ions in industrial effluent. In this work, it is presented the studies to evaluate the adsorption capacity of cobalt in kaolinite, a low cost adsorbent, aiming at the removal of this ion from aqueous solutions. The specific surface area (S) was analyzed in 25 samples prepared in different ways: kaolinite, bentonite and activated carbon and, mixtures of kaolinite-bentonite and kaolinite-activated carbon. These mixtures were prepared by adding to kaolinite 10, 20, 30, 40 or 50% of activated charcoal or bentonite. Samples of kaolinite-activated charcoal mixture and raw kaolinite were also calcined at 600 and 1000 °C for 4 hours. The adsorption parameters investigated for these adsorbents were: contact time, pH, solute initial concentration, ionic competition and ionic strength. It was found that the optimized contact time and pH, for the purpose of this work, were 30 min and pH 6. Under these conditions the cobalt ion removal efficiency was greater than 80%. It was verified that the presence of Cr and Zn ions, as well as the increase in ionic strength caused a decrease in the adsorption capacity of Co in the adsorbent mixture. The Langmuir and Freundlich isotherms presented R2 equal to 0.906 and 0.597, respectively. The parameters determined by these isotherms indicated a spontaneous process, i.e., energetically favorable, for the adsorption of Co under the conditions that this work was carried out.

Através do emprego de fibra de poliacrilonitrila (PAN) têxtil comercial fornecida pela Radici Fibras Ltda, este trabalho apresenta o estudo para a produção de Fibra de Carbono Ativada (ACF, do inglês: Activated Carbon Fiber) microporosa a partir de fibra PAN têxtil nacional. Fibras com 5,0 dtex foram oxidadas termicamente em patamares distintos, produzindo, assim, fibras com alto e baixo grau de oxidação. Na etapa subsequente estas fibras foram carbonizadas (atmosfera inerte) em diferentes taxas de aquecimento: 5, 10, 30 e 100C/min. O processo de carbonização foi monitorado com o objetivo de determinar a melhor condição de aquecimento para a produção de fibras de carbono a serem ativadas. Uma vez carbonizadas, as fibras foram ativadas em atmosfera de CO2 a 1000C durante 50 min (tempo limite sem degradação mecânica significativa). Entre os principais resultados destacam-se a microporosidade alcançada, com um diâmetro médio de 0,55 nm (Density Function Theory - DFT) e área de 900 m2/g (Brunauer Emmet e Teller - BET) para todas as amostras produzidas. A taxa de aquecimento na carbonização e o grau de oxidação da fibra PAN influenciaram principalmente na formação dos grupos químicos presentes na superfície bem como a faixa de concentração do tamanho de poros. Fibras PAN com alto grau de oxidação, carbonizadas a 100C/min apresentaram área por BET de 830 m2/g com diâmetro médio de poros de 0,53 nm (DFT). O ensaio de remoção de contaminantes em um aquário foi realizado constatando-se a potencialidade de remoção de poluentes de bases nitrogenadas e fosforadas. Os componentes do tipo nitrato e amônia foram 100% removidos. Os resultados mostraram que o uso de PAN têxtil nacional permite produzir ACF de característica estritamente microporosa em 2,5h. Este processo, mesmo comparado com o estado da arte internacional, pode ser considerado inovador, ultrarrápido com potencialidade de ser transformado em produto comercial.

A modificação do tamanho dos poros de um material carbonoso adsorvente por infiltração química assistida à plasma de metano foi objeto deste trabalho. O processo consiste na deposição de carbono pirolítico dentro dos poros de uma amostra de carvão ativado comercial. O reator de plasma é constituído por tubo de quartzo cilíndrico com forno coaxial de 40 cm de comprimento e opera com descarga de corrente alternada. Os experimentos foram realizados com os seguintes parâmetros: pressão 133,3 Pa, fluxo de gás de 20 e 60 sccm, temperatura da parede de 720C e tempo de processamento de 3, 6, 12, 18, 24 e 30 horas. A área de superfície específica foi determinada para meso e microporos usando método de BET pela adsorção de N2 à 77K e adsorção de CO2 à 298K respectivamente. A análise dos resultados mostra um aumento da área de microporos e uma consecutiva diminuição da área de mesoporos. Este efeito pode ser observado também pela microscopia eletrônica de varredura que mostra uma diminuição nos poros detectáveis. Uma região de saturação era esperada na curva da variação na área de microporos, porém o que observou efetivamente foi um aumento neste parâmetro de maneira cada vez mais acentuada para maiores tempos de deposição. Este fato foi explicado como sendo devido à formação de carbono desordenado contendo microporos estruturais na superfície do substrato, como confirmado pela difração de Raio-X.

Como os tratamentos convencionais de água e efluentes normalmente não reduzem as concentrações de pesticidas significativamente, torna-se necessário utilizar outros tipos de tratamento associados e uma alternativa é o pós-tratamento empregando carvão ativado (CA) para adsorção desses poluentes. Sua viabilidade econômica está associada ao seu reúso. O desenvolvimento de novas técnicas de regeneração de CA contaminado após uso, como o emprego de Processos Oxidativos Avançados (POA), tem recebido muita atenção. Os POA são caracterizados pela geração de radicais hidroxila (HOo), que são fortes oxidantes capazes de mineralizar uma vasta gama de substâncias, geralmente sem a necessidade de disposicão final. Nesse sentido, no presente trabalho estudou-se a aplicação dos POA baseados na peroxidação assistida por radiação ultravioleta (H2O2/UV) e oxidação promovida por peroximonossulfato de potássio (PMS) para regeneração de CA contaminado com o herbicida amicarbazona. Os processos estudados consistiram de duas etapas: adsorção, contactando-se a solução contendo o herbicida com o CA por um período pré-determinado; e tratamento, empregando os processos H2O2/UV ou PMS. Os resultados para o sistema H2O2/UV indicaram que não houve regeneração do CA, já que não se observou aumento na capacidade de adsorção após ciclos de regeneração consecutivos. Para o processo baseado em PMS, a regeneração é aparentemente efetiva. O tempo de regeneração, para uma razão oxidante/contaminante mais alta, mostrou-se importante no processo oxidativo PMS, já que maiores tempos de contato entre o oxidante e o carvão contaminado resultaram em uma melhora, mesmo que pequena, na capacidade do CA em adsorver a amicarbazona. / Conventional water and wastewater treatment processes usually do not significantly reduce the concentrations of pesticides, thus other types of treatment are necessary. An alternative is the use of activated carbon (AC) for the adsorption of these pollutants, although its economic viability is directly associated with its reuse. The development of new techniques for regenerating AC contaminated after usage, as the Advanced Oxidation Processes (AOP), have received much attention. AOP are characterized by the generation of hydroxyl radicals (HOo), which are strong oxidants able to mineralize a wide range of substances, often without the need for final disposal. Thus, the present study investigated the application of AOPs based on the ultraviolet-assisted peroxidation (H2O2/UV) and oxidation promoted by potassium peroxymonosulfate (PMS) for the regeneration of AC contaminated with the herbicide amicarbazone. The processes studied consisted of two steps: adsorption, by contacting the solution containing the herbicide with the AC for a certain period of time; and treatment, using the H2O2/UV or PMS processes. The results for the H2O2/UV system showed a maintenance of the AC´s adsorption capacity, since there was observed a constant adsorption capacity after consecutive regeneration cycles. For the PMSbased process, regeneration appears to be more effective with time exposure associated with higher oxidant/contaminant ratios, shown to be the most important factor in this case, since longer contact periods between the oxidant and the contaminated activated carbon resulted in an improvement, however small, in the ability of AC to adsorb amicarbazone.

Este trabalho visa avaliar o desenvolvimento microbiano e a capacidade de degradação de carbono orgânico total (COT) em quatro colunas adsorvedoras pósfiltração, em escala de bancada, em três ensaios em batelada: o primeiro de longa duração (84 dias) com afluente de água filtrada clorada com baixa concentração de COT (1,4 mg/L); o segundo de longa duração (84 dias) com afluente de solução de glicose e água filtrada clorada com concentração de COT de 6,0 mg/L e o terceiro de curta duração (21 dias) e com o mesmo afluente utilizado no segundo teste. Foi utilizado carvão ativado granular (CAG) de mesmas características nas colunas adsorvedoras, exceto as faixas de diâmetros dos grânulos, que variaram de 0,5 a 0,71 mm (coluna 1A), de 0,84 a 1,0 mm (coluna 1B) e de 1,0 a 1,19 mm (coluna 1C) nas três colunas que tinham o diâmetro interno de 1,2 cm. A coluna 2, com diâmetro interno de 2,1 cm, recebeu CAG com grânulos na mesma faixa de diâmetros da coluna 1B (0,84 a 1,0 mm). As eficiências de remoção de COT no primeiro ensaio foram bem menores (46 a 74%) do que aquelas dos ensaios 2 (94 a 97%) e 3 (96 a 97%). Estes últimos apresentaram grande desenvolvimento da microbiota e elevadas eficiências de remoção de COT, devido ao co-metabolismo e biorregeneração nas colunas pela introdução da glicose. Nas três colunas de mesmo diâmetro, foi observado que quanto menor a faixa de diâmetros dos grânulos de CAG, maior foi o desenvolvimento da microbiota (expresso em contagens de bactérias heterotróficas); e nas colunas com mesma faixa de diâmetros de CAG e com diferentes diâmetros de coluna (1B e 2), o desenvolvimento da microbiota foi muito semelhante nos ensaios de longa duração. Com relação às eficiências de remoção de COT, não houve diferença significativa entre as quatro colunas nos ensaios de longa e curta duração com adição de glicose; no ensaio de longa duração sem adição de glicose as colunas 1A e 2 apresentaram melhores resultados em relação às demais e não há uma explicação clara para tal fato. / The major purpose of this experimental work was to evaluate the microbial development and the capabilities of degradation of Total Organic Carbon (TOC) of four post-filtration adsorption columns operated as batch reactors in three bench scale tests. The firs batch column testing was conducted by means of one long duration runs (84 days each) and the columns were fed with filtered, chlorinated water with low COT concentration (1.4 mg/L). The second batch column testing was conducted by means of one long duration runs (84 days each) and the columns were fed with a glucose and filtered chlorinated water solution (resulting TOC = 6.0 mg/L). The third batch column testing was conducted by means of one short duration runs (21 days each) and the columns were fed with the same solution of the second batch column testing. The same type of Granular Activated Carbon (GAC) was employed in all columns, except for the average granule diameter ranges. They were 0.5 to 0.71 mm (column 1A), 0.84 to 1.0 mm (column 1B), and 1.0 to 1.19 mm (column 1C), for the 12 mm diameter columns. The 21 mm diameter column 2 had CAG granules with the same size range of column 1B (0.84 to 1.0 mm). The TOC removal efficiencies in the first batch column testing were lower (46 to 74%) than 2 (94 to 97%) and 3 (96 to 97%) batch column testing. The lasts batch column testing led to high microbial growth and high TOC removal efficiencies due to cometabolism and bioregenation in the columns fed with a glucose. Regarding the three columns with the same diameter, it was observed that the lower the GAC granule size range, the higher the microbial growth rate (expressed as heterotrophic plate count); the columns with the same GAC size range but different column diameters (columns 1B and 2) the microbial growth rates were very similar with respect to the long period runs. With respect to the TOC removal efficiencies, there were no significant differences between the four columns in the long duration test runs and the short duration runs with glucose addition; in the long duration run without glucose addition, columns 1A and 2 were much more efficient at removing TOC than the other column; there is no clear explanation for it.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Juliana Schultz.pdf: 2166644 bytes, checksum: abe9199d57a29d6f3d6f49ca3e41ce72 (MD5) Previous issue date: 2012-07-06 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / There is great concern for society as a whole with the waste generation without proper treatment, knowing that can cause disorders. The Brazil is a major producer of agro-industrial, and this waste generation is very large and often and this material doesn’t have an appropriate destination. This work uses an agro-industrial residue very common in the Brazil, for the production of activated carbon, a material that is widely used as adsorbent in the industry. As a precursor, was used the sugar cane bagasse and activation, the chemical reagent ZnCl2 (proportion 1:2). The mean time was 14 hours impregnation and carbonization, was used a heating rate of 3°C/min until the temperature of 250C, with a level of 30 minutes at this temperature, then the temperature was increased to 600C at a rate of 5C/min level this heating for 1 hour at that temperature. The samples were characterized by MEV and BET. They had an average specific surface area mean of 1.501,3 m2/g and an average pore size of 2.6 nm. Tests for adsorption of the antibiotic amoxicillin were performed by two different methods, namely, with magnetic stirrer and column. The two methods showed very satisfactory results, reducing the concentration of antibiotic 10% (1.37,10-3 mol/L) to about 9.95,10-8 mol/L test with magnetic stirrer and 3.53,10-8 mol/L column test, i.e. the concentration of antibiotic in water, after adsorption was reduced by five orders of magnitude, confirmed the efficiency of the nanostructured material of carbon developed here for the removal of residual antibiotic environment. / Há uma grande preocupação por parte da sociedade como um todo com a geração de resíduos sem um tratamento adequado, por saber dos transtornos que podem ocasionar. O Brasil é um grande produtor agroindustrial, com isso a geração de resíduos é muito grande e, muitas vezes, esse material não tem destino adequado. Este trabalho utiliza um resíduo agroindustrial muito comum no Brasil, para a produção de carvão ativado, material que tem muita utilização como adsorvente na indústria. Como precursor, utilizou-se o bagaço de cana e para a ativação, o reagente químico ZnCl2 (proporção 1:2). O tempo médio de impregnação foi de 14 horas e para carbonização, utilizou-se uma taxa de aquecimento de 3C/min até a temperatura de 250C, com patamar de 30 minutos nessa temperatura, logo, a temperatura foi aumentada até 600oC a uma taxa de aquecimento de 5C/min com patamar de 1 hora nessa temperatura. As amostras foram caracterizadas por MEV e BET. Apresentaram uma área superficial específica média de 1501,3 m2/g e tamanho médio de poros de 2,6 nm. Os testes de adsorção do antibiótico amoxicilina foram realizados por dois métodos diferentes, a saber: com agitador magnético e em coluna. Os dois métodos apresentaram resultados muito satisfatórios, reduzindo a concentração do antibiótico de 10% (1,37.10-3 mol/L) para em torno de 9,95.10-8 mol/L no teste com agitador magnético e 3,53.10-8 mol/L no teste em coluna, ou seja a concentração do antibiótico em água, após a adsorção, foi reduzida em cinco ordens de magnitude, comprovado a eficiência do material nanoestruturado de carbono desenvolvido neste trabalho na remoção de antibiótico residual do meio ambiente.

Um grande passivo ambiental da atualidade refere-se à contaminação dos recursos hídricos por hidrocarbonetos. Os atuais sistemas de remediação buscam a utilização de adsorventes alternativos para remoção destes poluentes. O objetivo desta tese de doutorado foi avaliar o uso da cinza de casca de arroz (CCA) e de carvão ativado (CA) na adsorção de BTEX – benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno em soluções aquosas. A CCA foi gerada a partir do processo de queima de casca de arroz para aproveitamento energético e o CA obtido comercialmente. As propriedades físicas, químicas e microestruturais da CCA e do CA foram caracterizadas através de análises de distribuição granulométrica, área superficial, porosidade, massa específica, capacidade de hidratação, pH, ponto de carga zero, perda ao fogo, carbono total, composição química elementar, determinação de fases cristalinas, determinação de grupos funcionais e análise de imagem. Estudos de adsorção cinéticos e de equilíbrio (isotermas) foram efetuados com soluções padrões de benzeno, tolueno, xileno e etilbenzeno em sistemas monocompostos e em misturas BTEX. A quantificação foi realizada por por cromatografia gasosa com detector de ionização de chama. Na cinética de adsorção, foram avaliadas as variáveis: tempo de contato adsorvente-adsorbato (15, 30, 60, 120 e 240 minutos); concentração inicial do adsorbato (1, 5, 10 e 20 mg/L) e dosagem do adsorvente (10 e 20 g/L). Os modelos cinéticos de Pseudo-primeira ordem, Pseudo-segunda ordem e Difusão intrapartícula foram ajustados aos dados experimentais. Isotermas experimentais foram obtidas para cada composto e para a mistura BTEX. Os modelos de Langmuir, Freundlich e Sips foram ajustados aos resultados experimentais para os sistemas com monocompostos. A caracterização das amostras indicou que o CA apresenta microestrutura uniforme com grande área superficial formada por micro e mesoporos e alto teor de carbono. Já a CCA apresenta uma microestrutura heterogênea formada por macroporos e com alto teor de sílica. Os estudos cinéticos demonstraram que a CCA e o CA apresentam capacidades de adsorção altas e semelhantes no tempo de equilíbrio de 120 minutos. De forma geral, a remoção de cada composto na mistura foi menor que a remoção obtida quando em sistemas de monocompostos, onde a capacidade de adsorção se deu na seguinte ordem (em massa de adsorbato por massa de adsorvente): etilbenzeno > xileno > tolueno > benzeno. O modelo cinético de Pseudo-segunda ordem apresentou a melhor correlação para todos os ensaios. As isotermas experimentais obtidas para os monocompostos caracterizam a adsorção em superfícies porosas com formação de monocamada. Os ajustes aos modelos teóricos não apresentaram unanimidade, observando em algumas situações uma correlação adequada para Langmuir e Freundlich. Nas misturas BTEX, as isotermas experimentais para a CCA indicam uma competição pelos sítios ativos do adsorvente entre benzeno/tolueno e entre etilbenzeno/xileno. Os resultados obtidos sugerem que a adsorção de BTEX ocorre preferencialmente através de efeito hidrofóbico já que o CA é um material carbonoso e a CCA configura-se como uma matriz de sílica com fração carbonosa. Os valores de remoção ficaram entre 78,8 e 100%, demonstrando que a CCA apresenta-se como um material alternativo para a adsorção de benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno presente em solução aquosas. / The contamination of water resources by hydrocarbons is considered a significant environmental impact. The remediation systems currently search alternative adsorbents to remove this pollutants. The aim of this work was to investigate the use of rice husk ash (RHA) and activated carbon (AC) in the removal of BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene) from aqueous solutions. The RHA used was generated as a byproduct of the combustion of rice husk for energy generation, while AC was purchased from the market. Samples of both materials were characterized based on physical, chemical, and microstructural standards (grain size distribution, surface area, porosity, specific weight, hydration capacity, pH, zero load test, loss on ignition, total carbon, chemical composition, crystalline phases, functional groups, and image analysis). The adsorption assays were carried out using standard benzene, toluene, xylene, and ethylbenzene individually and mixed. Quantification of compounds was conducted by gas chromatography with Flame Ionization Detector. Adsorption kinetics was evaluated based on the variables contact time between adsorbent and adsorbate (15, 30, 60, 120, and 240 min), initial adsorbate concentration (1, 5, 10, and 20 mg/L), and adsorbent dose (10 and 20 g/L). The kinetic models pseudo 1st order, pseudo 2nd order, and intra-particle diffusion were adjusted to experimental data. Experimental isotherms were obtained for each compound and for the BTEX mixture. The Langmuir, Freundlich, and Sips models were adjusted to the experimental results for the systems that used one compound at a time. Sample characterization revealed the differences in composition, microstructure, surface area, and pore size between RHA and AC. Kinetic studies showed that RHA and AC have high and similar adsorption capacities at the equilibrium time of 120 min. Generally, the amount of each hydrocarbon removed from the mixture was lower than the removal achieved in the single-compound systems, for which removal rate followed the sequence (adsorbate mass/ adsorbent mass) ethylbenzene > xylene > toluene > benzene. The pseudo 2nd order kinetics model presented the best correlation for all assays. The experimental isotherms obtained for single-compound systems characterized the adsorption on porous surfaces, forming monolayers. No overall concordance was observed in the adjustment of the theoretical models, and in some situations the Langmiur and Freundlich models presented appropriate correlation coefficients. Considering the BTEX mixtures, the experimental isotherms constructed for RHA indicated the existence of competition for active sites of the adsorbent material between benzene and toluene and between ethylbenzene and xylene. The results obtained suggest that BTEX adsorption occurs preferentially through the hydrophobic effect, since AC is a carbonaceous material, while RHA is composed mainly of silica, with a carbonaceous fraction. Removal rates were between 78.8% and 100%, indicating that RHA is an interesting alternative in the removal of benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene from aqueous solutions.

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Depois foram caracterizadas quanto: à área superficial específica, ao volume e tamanho de poros, à difração de raios-X, à microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada ao EDS(sistema de energia dispersiva por raios-X) e à espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Ensaios preliminares foram realizados para avaliar a eficiência dos carvões quanto à remoção de cobre (II) em solução sintética de concentração inicial 50 mg L-1. Como os resultados foram satisfatórios para CA1, CA2 e CA3 (93,43, 97,23 e 96, 92 % para os respectivos carvões), decidiu-se pelo que apresentou maior percentual de remoção. O CA2 foi produzido e caracterizado quanto: às densidades reais e aparentes, à porosidade em leito fixo, ao pH, à umidade (em base úmida), às cinzas, ao carbono fixo e aos grupos funcionais pelo método de Boehm. Realizaram-se ensaios para determinar a eficiência de remoção de cobre (II) quanto à influência do diâmetro da partícula do carvão, ao pH da solução, à influência do tempo de contato e à variação da concentração inicial. Os resultados de maior percentual de remoção foram para o diâmetro 0,595≤D≤1,19mm, pH 5,09, tempo de 5 min e concentrações de 50, 100 e 150mg L-1.O modelo cinético de adsorção que melhor se ajustou aos dados foi o de pseudo2a ordem. Os dados experimentais apresentaram bom ajuste aos modelos matemáticos de isotermas de Langmuir e Frendlich. Sendo assim, obteve-se carvão ativado de baixo custo a partir da casca da castanha-do-Brasil a qual apresentou boa eficiência na remoção de cobre (II) (acima de 90 % para maioria das análises) possibilitando também a utilização no tratamento de efluentes. / Activated carbon was produced from the Brazil nut bark (Bertholletia excelsa l.) to be used in the cooper (II) removing, in adsorption process in bath system. The bark is a waste material from the chestnut improvement which was collected, selected, washed in running water and then it was dried up in stove at 150 °C in 24 h. The carbons were charred at 400 °C for 3h and thermally activated at 800 °C in 1, 2 and 3 hours time when they received its encodings CA1, CA2 and CA3 respectively. Then they were characterized as: the specific superficial area, volume and pores size, X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM) coupled to EDS (energy dispersive X-ray system) and Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR). Preliminary tests were performed to assess the carbon efficiency as cooper (II) removing in synthetic solution of 50 mg L-1 initial concentration. As the results were satisfactory to CA1, CA2 and CA3 (93,43, 97,23 and 96,92 % to those carbons), decided by what had higher removing percentage of. The CA2 was produced and characterized as: the real and apparent densities, porosity in fixed bed, pH, moisture (wet basis), ashes, fixed carbon and functional groups by Boehm method. There were preformed tests to determine the cooper (II) efficiency removing concerning the carbon particle diameter influence, pH of the solution, contact time influence and variation of the initial concentration. The results of higher removing percentage were to diameter 0,595≤D≤1,19 mm, pH 5,09, in time of 5 min and concentrations of 50, 100 e 150 mg L-1. The adsorption kinetic study that best fit according to data was pseudo-second order model. The experimental data that presented good fit according to mathematical models of Langmuir and Frendlich isotherm. In this sense, was obtained activated carbon at a low cost from the Brazil nut bark which one showed a good efficiency in cooper (II) removing process and also allowing the using in the effluents treatment.