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Previous issue date: 2016-02-15 / CAPES / Os íons metálicos estão presentes em muitos processos industriais e, quando descartados ao meio ambiente, de forma inadequada, exigem atenção especial devido ao seu nível de periculosidade pode ocasionar efeitos prejudiciais aos seres vivos e consequentemente tornando-se um sério problema ambiental. A remoção desses contaminantes em efluentes líquidos tem sido tema de muitas pesquisas, mas o desafio consiste em encontrar um método seguro, eficaz e econômico capaz de tratar esses efluentes antes de serem descartados em qualquer corpo de água fluente. O processo de adsorção vem sendo utilizado como eficaz para a remoção de íons metálicos. Neste trabalho são apresentados estudos para avaliar a capacidade de biossorção de Cu2+ e Pb2+ aplicando cascas de camarão da espécie Litopenaeus vannamei e leveduras (Saccharomyces cerevisiae e Saccharomyces carlsbergensis) como biossorventes. As análises da fase aquosa monocomponentes e bicomponentes foram analisados pelo equipamento de absorção atômica. O ponto de carga zero (pHPCZ) determinado foi igual a 6,0 e o tempo mínimo de contato foi de 1 hora para a realização dos ensaios. Foram realizados testes de precipitação por 24 horas, verificando a concentração no início e no final do experimento, além disso, foi verificado a retenção do papel de filtro, valores entre 0,005% e 0,009%. Técnicas de caracterização como MEV com EDS, DSC/TG, TGA/DTA, DRX e infravermelho, foram importantes para o estudo e a confirmação dos parâmetros experimentais, como: Isotermas de adsorção e dessorção, o tamanho dos microporos fator determinante na acessibilidade das moléculas de adsorbato para a superfície interna de adsorção, verificação dos compostos químicos dos biossorventes e comportamento das reações endotérmicas ou exotérmicas. A técnica de planejamento experimental foi aplicada para otimização do processo de biossorção dos íons metálicos utilizando cada utilizando cada um dos biossorventes em estudo, onde as variáveis de entrada escolhidas foram velocidade de agitação, pH e temperatura. Os ensaios referentes ao estudo cinético e do equilíbrio do processo biossortivo com concentração de 20 mg.L-1 de íons metálicos foram realizados em batelada utilizando as melhores condições encontradas através dos planejamentos experimentais fatoriais. A variável temperatura apresentou efeito de maior significância na biossorção do Cu2+ para as duas espécies de levedura seguida da velocidade de agitação, enquanto para a casca de camarão o pH foi a variável mais significativa. O modelo de pseudo-segunda ordem apresentou melhor ajuste ao estudo cinético e equilíbrio da biossorção em todas as soluções metálicas pelas biomassas. Os estudos do equilíbrio da biossorção com concentração de 20 mg.L-1 dos íons metálicos Cu2+ e Pb2+ através da Saccharomyces carlsbergensis e casca de camarão se ajustaram melhor no modelo Langmuir-Freundlich com capacidade de adsorção máxima de 2,7 mg.g-1 e 3,75 mg.g-1 (Cobre – levedura e casca respectivamente) e 3,83 mg.g-1 e 4,29 mg.g-1 (Chumbo – levedura e casca respectivamente) em 30 minutos. E para os experimentos bicomponentes com capacidade adsortiva de 3,69 mg.g-1 e 3,97 mg.g-1 (Cobre e Chumbo – levedura e casca respectivamente) em 30 minutos. Os comportamentos termodinâmicos da adsorção para os íons metálicos foram avaliados de acordo com valores encontrados pela entalpia, entropia e energia livre de Gibbs. Valores positivos de ΔH, ΔS e valores negativos para ΔG, mostraram que a adsorção dos íons metálicos pelos biossorventes foi endotérmica, espontânea, favorável, e que a desordem do sistema aumentou durante o processo de adsorção. / The metal ions are present in many industrial processes, and when discarded to the environment, inappropriately, require special attention due to their level of dangerousness can cause harmful effects to living beings and consequently becoming a serious environmental problem. Removing these contaminants in wastewater has been the subject of much research, but the challenge is to find a safe, effective and economical method to treat the effluent before being discharged into any body of flowing water. The adsorption process is being used as effective for the removal of metal ions. This paper presents studies to evaluate the biosorption capacity of Cu2 + and Pb2 + applying shrimp shells of the species Litopenaeus vannamei and yeast (Saccharomyces cerevisiae and Saccharomyces carlsbergensis) as biosorbents. Analyses of single-component and two-component aqueous phase were analyzed by atomic absorption equipment. The point of zero charge (pHPCZ) determined was equal to 6.0 and the minimum contact time was 1 hour for the tests. precipitation for 24 hours Tests were conducted by checking the concentrations at the beginning and end of the experiment, moreover, was found to retain the filter paper, values between 0.005% and 0.009%. characterization techniques such as MEV with EDS, DSC / TG, TGA / DTA, XRD and infrared, were important for the study and confirmation of experimental parameters, such as isotherms of adsorption and desorption, the size of the micropores determining factor in accessibility of molecules adsorbate to the inner surface adsorption, verification of the chemical compounds of the biosorbents, and behavior of the endothermic or exothermic reactions. The experimental design optimization technique was applied to the biosorption process using each of the metal ions using each of biosorbents in a study where the input variables were chosen stirring speed, pH and temperature. The tests for the kinetic study and balance the biossortivo process with concentration of 20 mg L-1 of metal ions were conducted in batch mode using the best conditions found through the factorial experimental design. The variable temperature showed higher significant effect on biosorption of Cu2 + to the two yeast species followed by agitation speed, while for shrimp shells pH was the most significant variable. The pseudo-second-order model showed better fit to the kinetic study and balance of biosorption on all metal solutions by biomasses. Studies balance of biosorption with concentration of 20 mg L-1 of the metal ions Cu2 + and Pb2 + by Saccharomyces carlsbergensis and shrimp shell set best in the Langmuir-Freundlich model with maximum adsorption capacity of 2.7 mg.g- 1 and 3.75 mg.g-1 (Copper - yeast and shell respectively) and 3.83 mg g-1 and 4.29 mg.g-1 (Lead - yeast and shell respectively) for 30 minutes. And for the experiments bicomponent adsorptive capacity of 3.69 mg g-1 and 3.97 mg.g-1 (Copper and Lead - yeast and shell respectively) for 30 minutes. The thermodynamic behavior of adsorption for metal ions were evaluated according to values found by the enthalpy, entropy and Gibbs free energy. Positive values of ΔH, ΔS and negative values for ΔG, showed that the adsorption of metal ions by biosorbents was endothermic, spontaneous, favorable, and that the system disorder increased during the adsorption process.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/17854 |
| Date | 15 February 2016 |
| Creators | AZEVEDO, Flávia Garrett |
| Contributors | MOTTA SOBRINHO, Maurício Alves da, FERREIRA, Joelma Morais |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Engenharia Quimica, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Breton |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| 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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