CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / As InstituiÃÃes de Ensino Superior sÃo responsÃveis pela produÃÃo de conhecimento cientÃfico, tecnolÃgico e formaÃÃo de opiniÃo. PorÃm, sÃo tambÃm geradoras de uma grande variedade de resÃduos. O uso de resÃduos agroindustriais na remoÃÃo de metais de efluentes à uma alternativa promissora em relaÃÃo Ãs tecnologias existentes. Neste trabalho foram estudadas as propriedades adsorventes do pseudofruto do cajueiro (Anacardium occidentale L.) e o desenvolvimento de metodologias de seu uso no tratamento do resÃduo de Mohr gerado nos laboratÃrios de ensino do departamento de QuÃmica AnalÃtica e FÃsico-QuÃmica da Universidade Federal do CearÃ. Foi estudado o sistema de adsorÃÃo em batelada. Os ensaios preliminares mostraram que o pà do caju à viÃvel na adsorÃÃo de cromo. Foram testadas quatro soluÃÃes para dessorÃÃo, sendo o EDTA 0,05 mol/L o melhor dessorvente. Foram avaliados os efeitos do pH (5,0 e 7,0), secagem â S (estufa e liofilizado), tamanho de partÃcula â P (0,10 â 0,25 e 0,25 â 0,84 mm), massa de adsorvente â m (1,0 e 1,5 g), concentraÃÃo de cromo â C (500 e 1000 mg/L), tempo â t (1 e 3 h) e velocidade de agitaÃÃo â v (0 e 150 rpm), na adsorÃÃo atravÃs de planejamento fatorial fracionÃrio 2^(7-4). Um segundo planejamento fatorial (2^(4-1)) foi realizado para otimizaÃÃo. Neste planejamento as variÃveis foram m (1,0, 2,0 e 3,0 g), C (500, 750 e 1000 mg/L), t (1, 2 e 3 h) e v (0, 150 e 300 rpm), e os parÃmetros fixos pH (7,0), S (estufa) e P (0,25 â 0,84 mm). As regiÃes de mÃxima adsorÃÃo foram mapeadas por grÃficos de contorno. A adsorÃÃo à mÃxima em valores intermediÃrios de m, valores menores de C e valores maiores de t e v. Foi feita a caracterizaÃÃo do adsorvente por infravermelho e fluorescÃncia de raios-X. Para melhor entendimento do mecanismo de adsorÃÃo foram feitos testes de reaÃÃo do cromo com extrato aquoso do adsorvente e monitoramento do pH durante a adsorÃÃo. O mecanismo proposto consiste em duas etapas: reduÃÃo do Cr(VI) em soluÃÃo ou em contato com a superfÃcie; e posterior adsorÃÃo do Cr(III) por troca iÃnica ou complexaÃÃo. Foram estimados parÃmetros de isoterma e cinÃtica com os dados do planejamento 2^(4-1). O modelo de Langmuir foi o mais adequado e a cinÃtica de pseudo-segunda ordem. O tratamento do resÃduo de Mohr promoveu 89,18% de adsorÃÃo de cromo total. O restante do cromo em soluÃÃo (10,82%) ficou na forma de Cr(III), menos tÃxico. Na etapa de dessorÃÃo com EDTA 0,05 mol/L, 33,40% do cromo foi recuperado. Foram propostas alternativas de reutilizaÃÃo do resÃduo em atividades de ensino. / The Higher Education Institutions are responsible for the production of scientific and technological knowledge, and opinion formation. However, they also generate a variety of wastes. The use of agro-industrial wastes in the removal of metals from wastewater is a promising alternative to existing technologies. In this work, the adsorptive properties of cashew pseudo-fruit (Anacardium occidentale L.) were studied and a method was developed for its use in the treatment of Mohr residue generated in teaching laboratories of the Department of Analytical Chemistry and Physical Chemistry of Universidade Federal do CearÃ. The batch adsorption system was studied. The preliminary tests indicated the viability of cashew fiber on chromium adsorption. Four solutions were tested for desorption, and the 0.05 mol/L EDTA was the best desorbent through qualitative tests. The effects of varying pH (5.0 and 7.0), drying â S (drying oven and lyophilized), particle size â P (0.10 â 0.25 and 0.25 â 0.84 mm), adsorbent mass â m (1.0 and 1.5 g), chromium concentration â C (500 and 1000 mg/L), time â t (1 and 3 hours) and stirring speed â v (0 and 150 rpm), in the adsorption process were studied through a 2^(7-4) fractional factorial design. A second factorial design (2^(4-1)) was performed for optimization. In this design the variables were m (1.0, 2.0 and 3.0 g), C (500, 750 and 1000 mg L-1), t (1, 2 and 3 h) and v (0, 150 and 300 rpm), and the fixed parameters were pH (7.0), S (drying oven), and P (0.25 - 0.84 mm). The regions of maximum adsorption were mapped by contour plots. Adsorption achieved a maximum at intermediate m values, lower C values and higher v and t values. The adsorbent was characterized by infrared spectroscopy and X-ray fluorescence. Reaction of chromium with aqueous extract of adsorbent and pH monitoring during adsorption were performed to better understand the mechanism of adsorption. The proposed mechanism consists of two steps: reduction of Cr(VI) in solution or in contact with the surface, and subsequent adsorption of Cr(III) through ion-exchange or complexation. Isotherm and kinetic parameters were estimated from the data obtained with the 2^(4-1) factorial design. The data followed Langmuir model and pseudo-second order kinetics. The Mohr residue treatment achieved 89.18% of total chromium adsorption. The remainder of chromium in solution (10.82%) were present in Cr(III) less toxic form. 33.40% of total chromium were recovered with 0.05 mol/L EDTA in the desorption step. Proposals for reuse of the residue in teaching activities were made.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:7199 |
| Date | 19 April 2013 |
| Creators | Thiago Coutinho Medeiros, |
| Contributors | Maria das GraÃas Gomes, Ronaldo Ferreira do Nascimento, CÃcero Wellington Brito Bezerra |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em QuÃmica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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