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Previous issue date: 2018-02-26 / Bisphenol-A (BPA) is an emerging pollutant potentially capable of interfering with the
endocrine system of living things. Employed mainly in the industry, in the production of
resins, packaging and polycarbonate monomers, its main sources in the environment are
effluent discharges. Since the conventional treatment systems used in Brazil can’t remove a
series of pollutants, the use of activated carbon is one of the alternatives fairly used for this
purpose. Its production from alternative materials is becoming more and more frequent, as
agroindustrial wastes, object of numerous studies of the production of activated carbon. The
coffee grounds are one of these residues that has been used generating good carbonaceous
adsorbents. Thus, the objective of this work was to evaluate the efficiency of the activated
carbon produced from the coffee grounds, in the adsorption of BPA in aqueous medium. Water
vapor (CAH), KOH (CAK), K2CO3 (CAKC) and ZnCl2 (CAZn) were used as the activating agente
characterized by analysis of X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR), N2
adsorption and desorption, elemental composition (CHNS-O) and determination of zero charge
potential. For the selection of the best coal, a preliminary adsorption test was carried out with
the adsorbents produced, with the coffee grounds and a commercial coal for comparative
purposes. The effect of the initial pH of the solution was also evaluated. The kinetic adsorption
studies at the concentrations of 5, 20 and 30 mg/L of BPA were adjusted to the pseudo-firstorder
and pseudo-second order models. The nature of the process was studied by the
Langmuir and Freundlich isotherm models. Among the developed coals, the CAK and CAKC
presented low production yield and were not submitted to the adsorption tests. The CHNS-O,
XRD, FTIR and N2 adsorption/desorption analyzes of CAH and CAZn generated results close to
those reported in the literature. In terms of specific surface area, the CAH proved to be out of
the expected. The CAZn had an area of 1,038.51 m²/g. Of the materials tested, the CAH
didn’t present adsorptive capacity, while the CAZn was the one with the best performance,
with little variation in efficiency when the pH of the medium changed. The use of coffee
grounds as bioadsorbent wasn’t promising, being 86 percentage points below the efficiency of
CAZn. Adsorption kinetics revealed a relatively slow process at the concentrations studied,
reaching equilibrium after 720 minutes. The kinetic data for the three systems presented a
fractional order close to 2, thus indicating a better fit for the pseudo-second order model. The
equilibrium data were better adjusted to the Langmuir model, assuming that the CAZn has a
homogeneous surface with adsorption occurring in monolayer. The maximum adsorption
capacity of BPA according to the same model was 123.22 mg/g. The results showed that CAZn
can be considered a promising promoter in the removal of BPA, indicating coffee grounds as
an alternative raw material for the production of activated carbon with the potential to remove
emerging pollutants such as BPA in water. / O Bisfenol-A (BPA) é um poluente emergente potencialmente capaz de interferir no sistema
endócrino dos seres vivos. Empregado principalmente na indústria, na produção de resinas,
embalagens e monômeros de policarbonato, suas principais fontes no meio ambiente são as
descargas de efluentes. Uma vez que os sistemas de tratamento convencionais empregados
no Brasil não conseguem remover uma série de poluentes, o uso de carvão ativado é uma das
alternativas bastante empregada para esta finalidade. Sua produção a partir de materiais
alternativos vem-se tornando cada vez mais frequente, como resíduos agroindustriais, objeto
de inúmeros estudos de produção de carvão ativado. A borra de café é um destes resíduos
que vem sendo utilizado gerando adsorventes carbonáceos de bons desempenhos. Dessa
forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência do carvão ativado produzido da borra
de café, na adsorção de BPA em meio aquoso. Foram utilizados como agente ativante vapor
d’água (CAH), KOH (CAK), K2CO3 (CAKC) e ZnCl2 (CAZn), caracterizados por análises de
difratometria de raios X (DRX) e de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR),
adsorção e dessorção de N2, composição elementar (CHNS-O) e determinação do potencial de
carga zero. Para seleção do melhor carvão, um ensaio preliminar de adsorção foi realizado
com os adsorventes produzidos, com a borra de café e um carvão comercial para fins
comparativos. O efeito do pH inicial da solução também foi avaliado. Os estudos cinéticos de
adsorção nas concentrações de 5, 20 e 30 mg/L de BPA foram ajustados os modelos de
pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. A natureza do processo foi estudada pelos
modelos de isoterma de Langmuir e Freundlich. Dentre os carvões desenvolvidos, o CAK e
CAKC apresentaram baixo rendimento de produção, não sendo então submetidos aos ensaios
de adsorção. As análises CHNS-O, DRX, FTIR e adsorção/desorção de N2 do CAH e CAZn
geraram resultados próximos aos relatados na literatura. Em termos de área superficial
específica, o CAH mostrou-se fora do esperado. Já o CAZn apresentou uma área de 1.038,51
m²/g. Dos materiais testados, o CAH não apresentou capacidade adsortiva enquanto que o
CAZn foi o de melhor desempenho, com pouca variação na eficiência quando alterado o pH do
meio. O emprego da borra de café como bioadsorvente não foi promissor, ficando 86 pontos
percentuais abaixo da eficiência do CAZn. A cinética de adsorção revelou um processo
relativamente lento para as concentrações estudadas, atingindo o equilíbrio após 720
minutos. Os dados cinéticos, para os três sistemas, apresentaram ordem fracionária próxima
de 2, indicando assim um melhor ajuste pelo modelo de pseudo-segunda ordem. Os dados de
equilíbrio foram melhores ajustados ao modelo de Langmuir, pressupondo que o CAZn possui
uma superfície homogênea com a adsorção ocorrendo em monocamada. A capacidade
máxima de adsorção de BPA segundo o mesmo modelo foi de 123,22 mg/g. Os resultados
mostraram que o CAZn pode ser considerado um adorvente promissor na remoção de BPA,
indicando a borra de café como uma matéria-prima alternativa para produção de carvão
ativado com potencial de remoção de poluentes emergentes, como o BPA, em água.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/8390 |
| Date | 26 February 2018 |
| Creators | Alves, Andreia Cristina Fonseca |
| Contributors | Scalize, Paulo Sérgio, Oliveira, Sérgio Botelho de, Scalize, Paulo Sérgio, Ostroski, Indianara Conceição, Gil, Eric de Souza |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental e Sanitária (EEC), UFG, Brasil, Escola de Engenharia Civil - EEC (RG) |
| 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 UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 8238486861925058269, 600, 600, 600, 724087251626315585, 8018064043757118887 |
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