Tratamento do pó de capim elefante por explosão a vapor e impregnação de tensoativo para adsorção de cromo em meio aquoso: processos batelada e dinâmico

Activities such as mining and tanning are the most polluting sources of heavy metals, generating toxic residues for the environment and human beings. Tanning is responsible for releasing trivalent chromium into the environment, which causes effects on the skin and, in high doses, can cause cancer...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Simões, Veruska do Nascimento
Outros Autores: Sousa, João Fernandes de
Formato: doctoralThesis
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Cromo trivalente
Capim elefante
Explosão a vapor
Tensoativo
Adsorção
Estudo dinâmico
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/53524
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Tratamento do pó de capim elefante por explosão a vapor e impregnação de tensoativo para adsorção de cromo em meio aquoso: processos batelada e dinâmico
description Activities such as mining and tanning are the most polluting sources of heavy metals, generating toxic residues for the environment and human beings. Tanning is responsible for releasing trivalent chromium into the environment, which causes effects on the skin and, in high doses, can cause cancer. In this study, the adsorption capacity of trivalent chromium was evaluated using elephant grass (Pennisetum purpureum) as a bioadsorbent, treated by the explosion technique and impregnated with surfactants. The samples were characterized through compositional analysis, SEM, DRX, FRX and FTIR. The effects of initial metal concentration (20 – 50 mg L-1), pH (2 – 6), mass of adsorbent (0.25 – 1.0g), contact time (10 – 480 min) and temperature ( 10 – 40o C) were studied, in batch mode, with a speed of 100 rpm. To treat the batch results, thermodynamic studies of adsorption and kinetic isotherms were carried out under optimal operating conditions. The results appreciated that the maximum adsorption capacity was higher (28.36 mg g-1) for elephant grass modified simultaneously by steam explosion and surfactant impregnation (CEET). The thermodynamic study showed that the adsorption process is not spontaneous and that the adsorption is exothermic and chemical in nature, as well as high rates of adsorption by chromium ions. The Langmuir model fitted better to the experimental points for all adsorbents, except for the CE adsorbent, which fitted better to the Freundlich model. In kinetic terms, the adsorption of Cr (III) followed a Pseudo Second Order model. A dynamic study in a fixed bed was performed with the CEET adsorbent using a metallic solution feed rate of 300 mL min-1 and an adsorbent mass of 6 g. The rupture curve, the adsorption capacity of the adsorbent by the metal (85.35 mg g-1) and the estimation of the parameters: effective diffusivity (Def), axial diffusion (DL) and external transfer efficiency (ks) were reached from the mass balance performed in the liquid and solid phases. The model elaborated from the balance sheets satisfactorily adjusted to the experimental points. The obtained results can be affirmed that the techniques of treatment and modified of the bioadsorbent improved its capacity of adsorption by the metal chromium (III).
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Tanning is responsible for releasing trivalent chromium into the environment, which causes effects on the skin and, in high doses, can cause cancer. In this study, the adsorption capacity of trivalent chromium was evaluated using elephant grass (Pennisetum purpureum) as a bioadsorbent, treated by the explosion technique and impregnated with surfactants. The samples were characterized through compositional analysis, SEM, DRX, FRX and FTIR. The effects of initial metal concentration (20 – 50 mg L-1), pH (2 – 6), mass of adsorbent (0.25 – 1.0g), contact time (10 – 480 min) and temperature ( 10 – 40o C) were studied, in batch mode, with a speed of 100 rpm. To treat the batch results, thermodynamic studies of adsorption and kinetic isotherms were carried out under optimal operating conditions. The results appreciated that the maximum adsorption capacity was higher (28.36 mg g-1) for elephant grass modified simultaneously by steam explosion and surfactant impregnation (CEET). The thermodynamic study showed that the adsorption process is not spontaneous and that the adsorption is exothermic and chemical in nature, as well as high rates of adsorption by chromium ions. The Langmuir model fitted better to the experimental points for all adsorbents, except for the CE adsorbent, which fitted better to the Freundlich model. In kinetic terms, the adsorption of Cr (III) followed a Pseudo Second Order model. A dynamic study in a fixed bed was performed with the CEET adsorbent using a metallic solution feed rate of 300 mL min-1 and an adsorbent mass of 6 g. The rupture curve, the adsorption capacity of the adsorbent by the metal (85.35 mg g-1) and the estimation of the parameters: effective diffusivity (Def), axial diffusion (DL) and external transfer efficiency (ks) were reached from the mass balance performed in the liquid and solid phases. The model elaborated from the balance sheets satisfactorily adjusted to the experimental points. The obtained results can be affirmed that the techniques of treatment and modified of the bioadsorbent improved its capacity of adsorption by the metal chromium (III). Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Atividades como as de mineração e curtume se encontram como as fontes mais poluidoras de metais pesados, gerando acúmulo de resíduos potencialmente tóxicos ao meio ambiente e ao ser humano. O curtume é responsável pela liberação de cromo trivalente no ambiente, o qual provoca irritação na pele e, em doses elevadas, pode provocar câncer. Nesse estudo foi avaliada a capacidade de adsorção do cromo trivalente empregando-se como bioadsorvente o capim elefante (Pennisetum purpureum), tratado pela técnica a explosão e impregnado com tensoativos. As amostras foram caracterizadas através da analise composicional, MEV, DRX, FRX e FTIR. Os efeitos da concentração inicial do metal (20 – 50 mg L-1), do pH (2 – 6), massa de adsorvente (0,25 – 1,0g), tempo de contato (10 – 480 min) e temperatura (10 – 40o C) foram estudados, em modo batelada, com velocidade de agitação de 100 rpm. Para tratamento dos resultados em batelada foram realizados, em condições ótimas de operação, estudos termodinâmicos, das isotermas de adsorção e cinético. Os resultados obtidos mostraram que a capacidade máxima de adsorção foi maior (28,36 mg g-1) para o capim elefante modificado simultaneamente por explosão a vapor e impregnação de tensoativos (CEET). O estudo termodinâmico mostrou que o processo de adsorção não é espontâneo e que a adsorção é exotérmica e de natureza química, bem como de elevada afinidade do adsorvente pelos íons cromo. O modelo de Langmuir se ajustou melhor aos pontos experimentais para todos os adsorventes, salvo para o adsorvente CE, o qual se ajustou melhor ao modelo de Freundlich. Em termos cinéticos, a adsorção de Cr (III) seguiu um modelo Pseudo Segunda Ordem. Um estudo dinâmico em leito fixo foi realizado com o adsorvente CEET utilizando vazão de alimentação da solução metálica de 300 mL min-1 e massa de adsorvente de 6 g. Foram obtidas a curva de ruptura, a capacidade de adsorção do adsorvente pelo metal (85,35 mg g-1) e, a estimativa dos parâmetros: difusividade efetiva (Def), dispersão axial (DL) e coeficiente de transferência externo (ks) a partir do balanço de massa realizado nas fases líquida e sólida. O modelo elaborado a partir dos balanços se ajustou de maneira satisfatória aos pontos experimentais. Baseado nos resultados obtidos pode-se afirmar que as técnicas de tratamento e modificação do bioadsorvente melhoraram substancialmente sua capacidade de adsorção pelo metal cromo (III). 2023-07-17T19:42:53Z 2023-07-17T19:42:53Z 2023-03-16 doctoralThesis SIMÕES, Veruska do Nascimento. Tratamento do pó de capim elefante por explosão a vapor e impregnação de tensoativo para adsorção de cromo em meio aquoso: processos batelada e dinâmico. Orientador: João Fernandes de Sousa. 2023. 136f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/53524 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA

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