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Previous issue date: 2016-07-14 / PRH-28 / O fenol e Cd+2 são contaminantes presentes nos efluentes das etapas de processamento da indústria do petróleo. Esses contaminantes são prejudiciais à saúde humana e ao meio ambiente. Dessa forma é necessária a remoção de fenol e Cd+2 antes do descarte dos efluentes em corpos hídricos. Nesse contexto, a adsorção desempenha um papel de destaque em função de sua eficiência na remoção de contaminantes em efluentes. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência da casca de amendoim como adsorvente (RS) e como precursor de carvão carbonizado (CC) e carvões ativados com ar sintético (CA) para remoção de fenol e/ou Cd+2 em soluções. O CC foi preparado a partir de pirólise e CA preparado a partir da pirólise seguida de ativação física com ar sintético. Foi realizada a caracterização dos adsorventes pelos métodos de determinação da área superficial (BET), difração de raios-X (DRX), análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia na região do infravermelho (FT-IR) e ponto de carga zero (pHpcz). Todos os experimentos foram realizados em pH natural das soluções. O efeito da massa de adsorvente em solução, estudos cinético e de equilíbrio para sistemas monocomponente, e competição entre fenol e Cd+2 em sistema bicomponente foram avaliados. Foi observado um aumento na área superficial e volume dos poros após a ativação. Na TGA foram observadas três perdas de massa, devido à perda de umidade e degradação da biomassa. Na análise de DRX foi possível identificar que ambos os materiais possuem estrutura predominantemente amorfa. Pela análise de FT-IR identificou-se picos referentes a grupos hidroxilas, carboxílicos e carbonilas em RS, CC e CA com diferentes intensidades para antes e após o contato com adsorvato. Os pHpcz foram de 6,9 para RS, 7,9 para CC e 10,0 para CA, apresentando carga superficial favorável a adsorção de fenol. O estudo do efeito da massa do adsorvente indicou melhor relação massa/volume de 0,1 g em 50 mL de solução. Através desse estudo foram selecionados os adsorventes com maior capacidade adsortiva (q em mg.g-1), utilizados nos estudos cinéticos e de equilíbrio. A evolução cinética foi rápida atingindo o equilíbrio em torno de 180 minutos. Não ocorreu diferença significativa entre os modelos cinéticos avaliados, exceto para o Cd+2 o modelo pseudo primeira ordem apresentou diferença significativa. Com base no modelo de Weber-Morris, o processo adsortivo é controlado por dois ou mais mecanismos. Para o equilíbrio de adsorção do fenol os modelos de Langmuir, Freundlich e Langmuir-Freundlich não apresentaram diferença significativa para o CC quando comparado, pelo Teste F. Para o CA foi observado diferença entre o modelo de Langmuir-Freundlich em relação aos demais modelos, já para o estudo do equilíbrio do Cd+2 o comportamento foi inverso. A capacidade adsortiva máxima do CC foi de 16,32 ± 4,30 mg.g-1 e 34,73 ± 4,93 mg.g-1 para adsorção de fenol e Cd+2, respectivamente. Para CA foi de 21,00 ± 2,11 mg.g-1 para fenol e 75,43 ± 6,82 mg.g-1 para Cd+2. Para o sistema bicomponente foi constatado o efeito de sinergismo da mistura para fenol e antagônico para Cd+2. Os resultados demonstraram o potencial técnico carvões para remoção de fenol e Cd+2 em soluções aquosas compatibilizando as questões ambientais. / Phenol and Cd+2 are contaminants found in effluents from the oil industry processing stages. These contaminants are harmful to human health and the environment. Therefore, the removal of phenol and Cd+2 before effluent disposal into water bodies is required. In this context, the adsorption plays an important role due to its efficiency in removing contaminants in wastewater. This study aimed to evaluate the efficiency of peanut shell as adsorbent (RS), carbonized coal precursor (CC), and activated coals with synthetic air (CA) in removing phenol and/or Cd+2 in solution. The CC was prepared from pyrolysis and the CA was prepared from the pyrolysis followed by physical activation with synthetic air. The adsorbents characterization was performed by the following methods: determination of the surface area (BET), X-Ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), infrared spectroscopy (FT-IR), and point of zero charge (pHpzc). All experiments were performed in the natural pH of the solutions. The effect of the adsorbent mass in solution, kinetic and equilibrium studies for one-component systems, and the competition between phenol and Cd+2 in two-component systems were evaluated. An increase was observed in the surface area and in the pores volume after activation. Three mass losses were observed in the TGA, loss of moisture and degradation of biomass. In the XRD analysis, it was possible to identify that both materials have a predominantly amorphous structure. By the FT-IR analysis, peaks related to hydroxyl groups, carboxylic acids and carbonyls in RS, CC and CA with different intensities before and after the contact with adsorbate were identified. The pHpzc values were 6,9 for RS, 7,9 for CC and 10,0 for CA, with surface charge favorable to the adsorption of phenol. The study of the adsorbent mass effect indicated better mass/volume ratio of 0,1 g in 50 mL of solution. Through this study, adsorbents with higher adsorption capacity (q in mg.g-1) used in kinetic and equilibrium studies were selected. The kinetic evolution was quick, reaching the equilibrium around 180 minutes. There was no significant difference between the kinetic models evaluated, except for the Cd+2 in which the pseudo first-order model showed a significant difference. Based on the Weber-Morris model, the adsorptive process is controlled by two or more mechanisms. For the phenol adsorption equilibrium, the Langmuir, Freundlich and Langmuir-Freundlich models showed no significant difference to the CC when compared by the F-test. Also, there was observed difference for the CA between the Langmuir-Freundlich model compared to other models; however, for the Cd+2 equilibrium study, the behavior was reverse. The maximum adsorption capacity of CC was 16,32 ± 4,30 mg.g-1 and 34,73 ± 4,93 mg.g-1 for the phenol and Cd+2 adsorption, respectively. For the CA was 21,00 ± 2,11 mg.g-1 for phenol and 75,43 ± 6,82 mg.g-1 for Cd+2. For the two-component system, it was observed the synergistic effect of the mixture for phenol and antagonistic for Cd+2. The results demonstrated the technical potential of coals for phenol and Cd+2 removal in aqueous solutions conciliating environmental issues.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/18438 |
| Date | 14 July 2016 |
| Creators | GAMA, Brígida Maria Villar da |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/2069994676017059, DUARTE, Marta Maria Menezes Bezerra, BARBOSA, Celmy Maria Bezerra de Menezes |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Engenharia Quimica, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| 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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