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Previous issue date: 2017-03-08 / CAPES / Os metais cádmio (Cd) e níquel (Ni) são contaminantes encontrados conjuntamente em efluentes das indústrias de pilhas e baterias e quando descartados de maneira inadequada são prejudiciais à saúde humana e ao meio ambiente. Dentre os tratamentos para remoção desses poluentes, o processo de adsorção é uma alternativa, e a preparação de adsorventes a partir de resíduos agroindustriais vem sendo incentivada visando a redução de impactos ambientais mediante a utilização da biomassa residual para outros fins. O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de adsorvente preparado a partir da casca de amendoim na remoção dos íons Cd⁺² e Ni⁺² presentes em soluções aquosas. Foram preparados os adsorventes casca de amendoim (Cᴀ), casca de amendoim carbonizada (Cᴄarb), e carvão ativado quimicamente com ácido H₃PO₄ (Cᴀᴛǫ). A caracterização dos adsorventes foi realizada pelas técnicas de caracterização textural (BET), difração de raios-X (DRX), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), espectrometria de energia dispersiva de raios-X (EDS) e determinação do ponto de carga zero (pHpcz) apenas para Cᴄarb e Cᴀᴛǫ. Os experimentos foram realizados em pH natural das soluções. Foram avaliados o efeito da relação massa/volume, estudos cinético e de equilíbrio para os íons Cd⁺² e Ni⁺², avaliação da capacidade adsortiva (q) para a mistura (Cd⁺² + Ni⁺²) e efeito da temperatura para sistemas mono e bicomponente. Pelo BET foi observado um aumento na área superficial e no volume dos poros após a ativação do carvão e pelo DRX foi identificado que ambos os materiais apresentam estrutura predominantemente amorfa. No FT-IR observou-se picos referentes a grupos hidroxilas, carboxílicos e carbonilas característicos de material lignocelulósico. Os pHpcz foram de 4,1 para Cᴄarb e 2,4 para Cᴀᴛǫ, apresentando carga superficial favorável à adsorção dos metais. O estudo do efeito da relação massa/volume indicou que a melhor relação foi de 0,1 g/50 mL para ambos os adsorventes, sendo o Cᴀᴛǫ selecionado para os demais estudos. No estudo cinético constatou-se que o sistema atingiu o equilíbrio em torno de 90 minutos para o Cd⁺² e 60 minutos para o Ni⁺². Não ocorreu diferença significativa pelo teste F, em um nível de 95% de confiança, entre os modelos de pseudo primeira, segunda e n ordem. Pelo ajuste do modelo de Werber-Morris foi observado que o processo não foi controlado apenas pela difusão intrapartícula. O modelo de isoterma de Langmuir-Freundlich foi o que melhor se ajustou para o Cd⁺² e o de Freundlich para o Ni⁺². A capacidade adsortiva máxima do Cᴄarb para o Cd⁺² foi 7,64 mg.g⁻¹ e para o Ni⁺² foi 28,64 mg.g⁻¹. Para o sistema bicomponente constatou-se o efeito antagônico para ambos os metais indicando uma diminuição do q para o Ni⁺² em relação ao Cd⁺². O processo de adsorção foi de natureza exotérmica para ambos os metais tendo em vista que quanto maior a temperatura avaliada, menor o q para os íons Cd⁺² e Ni⁺². Tais resultados mostraram o potencial adsortivo do carvão proveniente da casca de amendoim, resíduo agroindustrial, compatibilizando questões técnicas e ambientais evitando o acúmulo desse resíduo no meio ambiente. / The metals Cadmium (Cd) and Nickel (Ni) are contaminants found together in effluents from the battery industries, and when disposed improperly they can be detrimental to human health and the environment. One of the treatments for the removal of these pollutants is the adsorption process.The preparation of adsorbents from agro-industrial waste has been encouraged to reduce the impacts of using residual biomass for other purposes. The goal of this study was to evaluate the use of adsorbent prepared from the peanut shells for the removal of Cd⁺² and Ni⁺² ions presented in aqueous solutions. The adsorbent peanut shell (Cᴀ), charred peanut shell (Cᴄarb), and charcoal activated chemically with H₃PO₄ acid (Cᴀᴛǫ) were prepared. The characterization of the adsorbents was conducted by the techniques of (BET), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), spectrometry of X-ray dispersive energy (EDS,) and determination of the zero charge point (pHpcz) only for Cᴄarb and Cᴀᴛǫ. The experiments were carried out at the natural pH of the solutions. The effect of mass/volume ratio, kinetic and equilibrium were evaluated for the ions Cd+2 and Ni+2, as well as an evaluation of the adsorptive capacity (q) for the mixture (Cd⁺² + Ni⁺²) and the temperature effect for mono and bicomponent systems. The BET showed an increase in surface area and pore volume after the activation of coal and by the XRD it was identified that both materials have a predominantly amorphous structure. In the FT-IR, peaks were observed for hydroxyl, carboxylic and carbonyl groups which are characteristic of lignocellulosic material. The pHpcz were 4.1 for Cᴄarb and 2.4 for CATQ, presenting a favorable surface charge for the adsorption of metals. The study of the effect of the mass/volume ratio indicated that the best ratio was 0.1 g / 50 mL for both adsorbents, with Cᴄarb being selected for the other studies. In the kinetic study, it was found that the system reached equilibrium around 90 minutes for Cd⁺² and 60 minutes for Ni⁺². There was no significant difference by the F test at a confidence level of 95%, among pseudo first, second and n order models. By adjustment of the Werber-Morris model, it was observed that the process was not only controlled by intraparticle diffusion. The Langmuir-Freundlich isotherm model was the one that better adjusted for Cd⁺² and Freundlich for Ni⁺². The maximum absorption capacity for the Cd⁺² was 7.64 mg.g⁻¹ and for Ni⁺² was 28.64 mg.g⁻¹. For the bicomponent system, the antagonistic effect of both metals indicating a decrease of q for Ni⁺² concerning Cd⁺² was observed. The adsorption process was of exothermic nature for both metals, having the perspective that the higher the temperature evaluated, the lower the q for the Cd⁺² and Ni⁺². These results showed the adsorptive potential of peanut shells, agro-industrial waste, and technical and environmental issues avoiding the accumulation of this residue in the environment.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/25651 |
| Date | 08 March 2017 |
| Creators | PESSÔA, Natália Trindade |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/2069994676017059, DUARTE, Marta Maria Menezes Bezerra, RODRIGUEZ DIAZ, Joan Manuel |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Engenharia Quimica, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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