Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1985017 bytes, checksum: d2b42e6316873e9c73d1d84ea20f59d2 (MD5) Previous issue date: 2012-12-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work reports the synthesis of the SBA-15 mesoporous silica the acidic hydrolisis of the tetraethylortosilicate (TEOS), and using the P123 pluronic copolymer (EO20PO70EO20). The precursor matrix was organically modified by silanization with the 3- trimethoxypropylsilyldiethylenetriamine, named as SBA-15-3N. The solids were characterized by low angle X-ray diffraction, CHN elemental analysis, N2 adsorption/dessorption measurements, absorption infrared spectroscopy, 29Si and 13C solid state nuclear magnetic resonance, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. Elemental analysis data indicated the amount of 1.53 mmol of nitrogen per gram of silica, which was confirmed by the infrared spectra. 29Si NMR showed the prevalence of T2 and T3 species in the solid SBA-15-3N. These data demonstrated the efficiency of the organofunctionalization of the SBA-15. The measurements of zeta potential showed that the SBA-15-3N has null surface charge at pH 9.2, favoring the adsorption of anionic dyes in a wide pH range. Finally, the SBA-15-3N was applied in the retention of the anionic dyes RN remazol blue and RG remazol yellow, using a factorial design to evaluate the agitation time, temperature and pH. The results showed that the SBA 15-3N was an efficient adsorbent for removing of the reactive dyes from aqueous solution. The use of experimental design was important to establish the optimized conditions, where the maximum retention capacities were 514 and 370 mg/g for RN remazol blue and RG remazol yellow, respectively, and both processes were fitted to Langmuir modified adsorption model. / Neste trabalho, foi realizada a síntese da sílica SBA-15 pela hidrólise ácida do tetraetilortossilicato (TEOS) utilizando o copolímero plurônico P123 (EO20PO70EO20). A matriz precursora foi modificada organicamente por silanização com 3- trimetoxipropilsilildietilenotriamino, sendo denominada SBA-15-3N. Os sólidos foram caracterizados através das técnicas de difratometria de raios-X a baixo ângulo, análise elementar de CHN, medidas de adsorção/dessorção de nitrogênio, espectroscopia na região do infravermelho, ressonância magnética nuclear no estado sólido de 29Si e 13C e microscopias eletrônicas de varredura e transmissão. A análise elementar indicou o ancoramento de 1,53 mmol de nitrogênio por grama de sílica, cuja presença foi confirmada nos espectros de infravermelho. Os dados de RMN de 29Si indicaram a prevalência de grupos T2 e T3 na amostra SBA-15-3N, e demonstraram a eficiência da funcionalização da sílica SBA-15. O estudo do potencial zeta mostrou que a SBA-15-3N apresenta carga superficial igual a zero em pH de 9,2, favorecendo a adsorção de corantes aniônicos em uma ampla faixa de pH. Finalmente, a matriz SBA-15-3N foi aplicada na retenção dos corantes reativos aniônicos azul de remazol RN e amarelo de remazol RG, utilizando um planejamento fatorial, para avaliar os efeitos dos fatores tempo de contato, temperatura e pH. Os resultados mostraram que a SBA-15-3N foi um adsorvente eficiente para a remoção de corantes reativos em solução aquosa. O uso do planejamento fatorial foi importante para estabelecer as condições experimentais otimizadas de adsorção, nas quais a capacidade máxima de retenção foi de 514 e de 370 mg/g para os corantes azul de remazol RN e amarelo de remazol RG, respectivamente, sendo que ambos os processos se ajustaram ao modelo de adsorção de Langmuir.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Interaction processes of the anionic dyes, remazol yellow (AMR), remazol blue (AZR) and remazol red (VMR) with scales of the fish Piau (Leporinus elongatus) have been evaluated by kinetic and thermodynamic studies. Raw scales and containing the adsorbed dyes were characterized by thermogravimetric analysis, infrared spectroscopy and X- ray diffraction. The point of zero charge (PCZ) of the scale was determined and the found value of 6,98 indicated that the surface of the scales is protonated in acidic medium. Kinetic studies were carried out in order to evaluate the influence of the structures of the dyes, pH and temperature. It was observed that the material presented a higher affinity for anionic dyes, whose adsorbed amounts decreased with increasing temperature, suggesting exothermic processes. The obtained data fitted to the model of pseudo-second-order. In order to obtain thermodynamic parameters, the processes of interaction of the anionic dyes AZR, AMR, VMR with the scales were evaluated by isothermal calorimetry, using the membrane breaking technique. The data were applied to the linear regression model of Langmuir. From this model, values of enthalpy change in the formation of monolayer, ΔmonH, change of the Gibbs free energy of formation of the monolayer, ΔmonG, and entropy change of the formation of the monolayer, ΔmonS, were determined. The obtained values of ΔmonH, ΔmonG and ΔmonS were, respectively, -83,28 kJ mol-1, -17,92 kJ mol-1; -219,22 JK-1mol-1 for the AZR dye, -199,68 kJ mol-1, -20,97 kJ mol-1; -599,40 JK-1mol-1 for AMR dye and -120,87 kJ mol-1, -22,48 kJ mol-1, -330, 00 JK-1mol-1 for the VMR dye. / Processos de interação dos corantes aniônicos, amarelo de remazol (AMR), azul de remazol (AZR) e vermelho de remazol (VMR) com escamas do peixe Piau (Leporinus elongatus) foram avaliados através de estudo cinético e termodinâmico. Escamas puras e contendo os corantes adsorvidos foram caracterizadas por análise termogravimétrica, espectroscopia de absorção na região do infravermelho e difração de raios-X. Também foram realizadas medidas para determinar o ponto de carga zero (PCZ), cujo valor encontrado de 6,98 indicou que a superfície das escamas está protonada em meio ácido. Estudos cinéticos foram realizados com o intuito de avaliar a influência das estruturas dos corantes, do pH e da temperatura nos processos de interação. Observou-se que as escamas apresentaram maiores afinidades por corantes aniônicos, cujas quantidades adsorvidas diminuíram com o aumento da temperatura, sugerindo processos exotérmicos. Os dados cinéticos obtidos ajustaram-se ao modelo de pseudo-segunda-ordem. A fim de se obter parâmetros termodinâmicos, os processos de interação dos corantes aniônicos AZR, AMR, VMR com as escamas foram avaliados por calorimetria isotérmica, utilizando o sistema de quebra de membrana. Os dados obtidos foram aplicados ao modelo da regressão linear de Langmuir. A partir desse modelo, foram determinados os valores de variação de entalpia na formação da monocamada, ΔmonH, variação da energia livre de Gibbs na formação da monocamada, ΔmonG, e variação de entropia na formação da monocamada, ΔmonS. Os valores de ΔmonH, ΔmonG e ΔmonS obtidos foram, respectivamente, -83,28 kJ mol-1; -17,92 kJ mol-1; -219,22 JK-1mol-1, para o corante AZR, -199,68 kJ mol-1; -20,97 kJ mol-1; -599,40 JK-1mol-1, para o corante AMR e -120,87 kJ mol-1 ; -22,48 kJ mol-1; -330,00 JK-1mol-1, para o corante VMR.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-15T15:52:11Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese de Doutorado - Tarsila Maíra Nogueira de Paiva.pdf: 3172020 bytes, checksum: ef23b24c900292b0481d7b9950ba0f46 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-15T15:52:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese de Doutorado - Tarsila Maíra Nogueira de Paiva.pdf: 3172020 bytes, checksum: ef23b24c900292b0481d7b9950ba0f46 (MD5) Previous issue date: 2015-11-16 / CAPEs / O potencial das conchas de mariscos anomalocardia brasiliana e ostras crassostrea rhizophorae calcinadas para remoção de corantes têxteis aniônicos foi avaliado e sua eficiência comparada com o carvão ativado comercial. Foi investigado também o tratamento de um efluente real de indústria têxtil, com as conchas, o carvão ativado e um coagulante comercial. Os corantes utilizados foram o Drimaren azul CL-R (CD), o Indosol amarelo SF-2RL (IA), o Lanasyn violeta F-BL 180 (CL) e o Indosol azul turquesa (CI). As conchas e o carvão ativado foram caracterizados através da área superficial, volume e diâmetro médio dos poros, difração e fluorescência de Raios-X, MEV-EDS e pHPCZ. A influência da quantidade de massa e granulometria do adsorvente, salinidade da solução e agitação do processo sobre a capacidade de remoção do sistema foram estudados através de um planejamento experimental. As conchas calcinadas são formadas por 98% de cálcio na forma de óxido de cálcio, suas áreas superficiais estão em torno de 2,0 m2.g-1. O pH em que a carga superficial é zero (pHPCZ) é de 13,0 e 11,5 para as conchas de mariscos e de ostras, respectivamente. O cálcio das conchas interagem com os grupos sulfônicos dos corantes mediante uma reação de simples troca, seguida de precipitação dos corantes. Realizou-se um ajuste não linear para o estudo cinético com as conchas e o carvão ativado, bem como os ajustes de equilíbrio de adsorção com o carvão ativado. O modelo cinético de pseudo-segunda ordem se ajustou bem aos dados experimentais da adsorção. A capacidade máxima de adsorção com o carvão ativado prevista pelo modelo de Langmuir-Freundlich a 30 ºC foi de 157; 361 e 405 mg.g-1 para os corantes CI, CD e Cl, respectivamente. O estudo termodinâmico para o carvão ativado demonstrou que o processo de remoção dos corantes é espontâneo, endotérmico e que a desordem do sistema aumenta com o aumento da temperatura. A eficiência de remoção dos corantes pelas conchas de mariscos e ostras calcinadas em efluentes sintéticos ficou acima de 97 % e 90%, respectivamente aos 5 minutos de reação. A eficiência de adsorção dos corantes utilizando carvão ativado foi acima de 96% no primeiro minuto. No estudo com o efluente real, a quantidade de massa necessária de conchas de ostras calcinadas para remoção de 92,6% foi de 2.000 mg.L-1. Para o carvão ativado atingir esta eficiência, a quantidade requerida foi de 20.000 mg.L-1. As conchas de ostras obtiveram melhor comportamento na remoção de parâmetros como cor, turbidez e demanda química de oxigênio (DQO) quando comparadas a um coagulante comercial e ao carvão ativado. Um tratamento primário é aconselhável antes do descarte ou reuso do efluente tratado para adequação dos níveis da DBO, da DQO e dos ST, aliado ao tratamento secundário com as conchas de mariscos ou ostras calcinadas, para redução da cor e outros parâmetros. A correção do pH é necessária visto que as conchas são de natureza alcalina. As conchas de mariscos e ostras calcinadas mostraram ser materiais eficientes e promissores para remoção de alta concentração de corantes aniônicos comparados com adsorventes ou coagulantes comercias. Elas possuem a vantagem de ser um material natural e necessitar de uma quantidade relativamente pequena para alcançar boa eficiência de remoção. As conchas de mariscos e ostras revelaram-se uma opção atraente na aplicação de tratamento de águas residuais. / The potential of shells brasiliana Anomalocardia clams and oysters Crassostrea rhizophorae calcined to remove anionic textile dyes was assessed and its effectiveness compared with commercial activated carbon. It was also investigated the treatment of a real effluent from the textile industry, with the shells, activated carbon and a commercial coagulant. The dyes used were blue Drimaren CL-R (CD), yellow Indosol SF-2RL (IA), Lanasyn Violet F-BL 180 (CL) and the turquoise Indosol (IC). The shells and activated carbon were characterized by surface area, volume, and average pore diameter, X-rays diffraction and fluorescence, SEM-EDS and pHPCZ. The influence of the amount of mass and particle size of the adsorbent, the solution salinity and bustle of the process on the system removal capacity were studied using an experimental design. The calcined shells are formed by 98% of calcium as calcium oxide, their surface areas are around 2.0 m2.g-1. The pH at which the surface charge is zero (pHPCZ) is 13.0 and 11.5 for the shells of clams and oysters, respectively. The calcium from the shells interact with sulfonic acid groups of the dyes through a single displacement reaction, followed by precipitation of the dyes. We carried out a non-linear fit to the kinetic study with shells and activated carbon, and the adsorption equilibrium adjustments with activated charcoal. The kinetic model of pseudo-second order fits well to the experimental adsorption data. The maximum adsorption capacity with the activated carbon provided by the Langmuir-Freundlich model at 30 °C was 157; 361 and 405 mg.g-1 to IC, CD and CI dyes, respectively. The thermodynamic stud for the activated carbon has shown that the dye removal process is spontaneous, endothermic and that system disorder increases with increasing temperature. The removal efficiency of the dyes by shells of clams and oysters calcined in synthetic wastewater was above 97% and 90% respectively after 5 minutes of reaction. The adsorption efficiency of the dyes using activated carbon was above 96% in the first minute. In the study of the real effluent, the amount of mass needed of calcined oyster shell for removal of 92.6% was 2,000 mg L-1. For the activated carbon to achieve this efficiency, the amount required was 20,000 mg L-1. The oyster shells obtained better performance in the removal of parameters such as color, turbidity and chemical oxygen demand (COD) as compared to a commercial coagulant and activated carbon. A primary treatment is advisable before disposal or reuse of treated wastewater for adequacy of BOD, the COD and ST levels, combined with secondary treatment with the shells of clams or oysters calcined, to reduce color and other parameters. The pH correction is necessary as the shells are of alkaline nature. The shells of clams and oysters calcined showed to be efficient and promising materials for removing high concentration of anionic dyes compared with adsorbents or commercial coagulants. They have the advantage of being a natural material and require a relatively small amount to achieve good removal efficiency. The shells of clams and oysters proved to be an attractive option in the application of wastewater treatment.