Biblioteca Digital da UEM: Sistema Nou-Rau
Pgina Principal  Portugus   English  Español   Aumentar Texto  Texto Normal  Diminuir Texto
  Principal | Apresentao | Objetivos | Instrues Autores | Estatsticas | Outras Bibliotecas Digitais
  Sistema Integrado de Bibliotecas - SIB / UEM
Entrar | acessos | verso 1.1  
ndice
Pgina principal
Documentos
Novidades
Usurios

Aes
Consultar
Procurar
Exibir estatsticas

Procurar por:
Procura avanada

Dvidas e sugestes


Consultar: Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica

Incio > Dissertaes e Teses > Engenharias > Engenharia Qumica > Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica

Ttulo [PT]: Estudo da remoo do corante reativo azul 5G utilizando bagao de cana-de-acar como adsorvente
Autor(es): Fabiano Bisinella Scheufele
Palavras-chave [PT]:

Adsoro. Biossoro. Corante txtil. Corantes reativos. Parmetros termodinmicos. Secagem. Bagao de cana-de-acar. Brasil.
Palavras-chave [EN]:
Adsorption. Reactive dyes. Sugarcane bagasse. Thermodynamic parameters. Biosorption. Brazil.
rea de concentrao: Desenvolvimento de Processos
Titulao: Doutor em Engenharia Qumica
Banca:
Nehemias Curvelo Pereira [Orientador] - UEM
Rosangela Bergamasco - UEM
Meuris Gurgel Carlos da Silva - UNICAMP
Carlos Eduardo Borba - UNIOESTE
Pedro Augusto Arroyo - UEM
Marcelo Fernandes Vieira - UEM
Resumo:
Resumo: O bagao de cana-de-acar um resduo agroindustrial de elevada importncia, devido sua abundncia e disponibilidade. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade de remoo do corante reativo Azul 5G pelo bagao de cana utilizando como material adsorvente. Inicialmente, o bagao proveniente do setor sucroalcooleiro foi submetido secagem, avaliando-se a cintica e o equilbrio de soro de umidade, na qual investigou-se as melhores condies de temperatura de secagem para utilizao como material adsorvente. Posteriormente, foi caracterizado em termos de granulometria, microscopia eletrnica de varredura (MEV), anlise de rea especfica por fisissoro do N2, anlise centesimal, caracterizao elementar (anlise SR-TXRF), ponto de carga zero e espectroscopia no infravermelho (FT-IR). Os testes preliminares de adsoro foram realizados em sistema fechado e batelada, avaliando-se o efeito de parmetros operacionais: granulometria do adsorvente, temperatura de secagem do adsorvente, pH inicial e velocidade de agitao. Nas melhores condies foram obtidos os dados de cintica e equilbrio de adsoro, descritos por modelos matemticos disponveis na literatura. Finalmente, aplicou-se a adsoro em leito fixo, obtendo-se as curvas de ruptura em diferentes concentraes de alimentao. Alm disso, estudou-se a dessoro do corante em sistema batelada e em leito fixo. Com relao secagem do bagao, observou-se que altas temperatura de secagem conduziram tempos de secagem curtos e menores umidades de equilbrio. O bagao de cana apresentou perodo de taxa decrescente de secagem, no qual a difuso no interior do slido limita o processo. As isotermas de soro de umidade e o calor isostrico de soro indicaram que o bagao possui alta afinidade com a gua, sendo altamente higroscpico, verificando-se, desta forma, a necessidade da secagem para a aplicao como adsorvente. Na caracterizao do adsorvente verificou-se pela anlise centesimal a predominncia de fibras, caractersticas da estrutura lignocelulsica do bagao. Verificou-se pela MEV e anlise de rea especfica que o bagao um material pouco poroso, apresentando baixos valores de rea especfica (7,1 m2 g-1) e volume de poros (9,8.10-3 cm3 g-1), em sua maioria mesoporos. Na espectrofotometria no infravermelho do bagao antes e aps a adsoro visualizou-se uma modificao das bandas caractersticas de hidroxilas e carboxilas, indicando que a adsoro ocorre por meio destes grupamentos. Nos testes preliminares as melhores condies obtidas foram: a mistura granulomtrica, pH inicial 2, velocidade de agitao de 150 rpm e temperatura de secagem de 30-80 C. Nenhum tratamento qumico aumentou a capacidade de adsoro do bagao, portanto, utilizou-se o bagao sem tratamentos, com exceo da secagem do material. O estudo cintico de adsoro mostrou que o tempo de equilbrio atingido em 48 h, sendo que o modelo de Elovich melhor se ajustou aos dados experimentais. A interpretao do modelo de difuso intrapartcula indicou etapas de difuso externa e intrapartcula, e ainda, que a adsoro ocorre em mltiplas camadas, em altas concentraes. No estudo do equilbrio de adsoro verificou-se que as isotermas so do tipo II, caractersticas de adsoro em multicamada. Observou-se que a temperatura exerce influncia sobre a capacidade de adsoro, favorecendo, principalmente, a formao das multicamadas. As isotermas de BET e Langmuir-BET melhor se ajustaram aos dados de equilbrio em todas temperaturas avaliadas. O equilbrio de adsoro, no entanto, no sofreu influncia da temperatura de secagem do bagao, na faixa entre 30 a 80 C. No estudo dos parmetros termodinmicos do processo verificou-se a existncia de etapas distintas na adsoro do corante. Primeiramente, a formao da monocamada, a qual exotrmica e de natureza qumica. Na sequncia, formam-se as multicamadas, sendo esta endotrmica e de natureza fsica. Ambos processos mostraram-se espontneos e favorveis. O eluente mais adequado na dessoro do corante foi o NaOH (0,1 mol L-1), no entanto, no foi possvel dessorv-lo totalmente, devido parte do corante adsorvida quimicamente. Em sistema leito fixo, as curvas de ruptura apresentaram inclinaes elevadas e zonas de transferncia de massa favorveis. E ainda, maiores capacidades adsortivas que no sistema batelada (qeq = 11,963 mg g-1). Alm disso, em leito fixo, teores elevados de dessoro (Pd = 75,57 %) foram obtidos e verificou-se a possibilidade de reutilizao do bagao em processos cclicos de adsoro-dessoro. Estes resultados indicam a viabilidade do aumento de escala e a possibilidade de operao em sistema contnuo desse adsorvente. De uma maneira geral, baseado nos resultados obtidos em sistema batelada e leito fixo, o bagao de cana apresentou teores de remoo do corante Azul 5G elevados em relao outros adsorventes observados na literatura. Desta forma, considerando-se que o bagao de cana um resduo de origem renovvel subaproveitado que possui alta disponibilidade e abundncia. Caracterizando-se como um material alternativo com potencial de aplicao como adsorvente na remoo de efluentes txteis contendo o corante reativo Azul 5G.

Abstract: Sugarcane bagasse is a significant agroindustrial residue due to its abundance and availability. In this sense, the aim of this work was to evaluate the removal of the reactive Blue 5G dye using sugarcane bagasse as sorbent material. The bagasse coming from the sugarcane sector was initially submitted to a drying process, where it was evaluated the kinetics, moisture sorption equilibrium and the temperature conditions to prepare as a adsorbent material. The bagasse was later characterized regarding to granulometry, scanning electron microscopy (SEM), surface area analysis by nitrogen adsorption, centesimal analysis, elemental characterization (SR-TXRF), charge point zero and infrared spectroscopy (FT-IR). The preliminary adsorptions tests was performed at closed and batch system to evaluate operational parameters: granulometry and drying temperature of the adsorbent, initial pH and stirring speed. Kinetic and equilibrium data were obtained at the best preliminary attained conditions, and described by mathematical models. Finally, fixed bed adsorption process was studied by the breakthrough curves at different feed concentration. Regarding to the drying process, high temperatures led to shorter drying times and equilibrium moisture contents. The sugarcane showed falling rate drying period, in which the solid diffusion limit the global process. Moisture sorption isotherms and isosteric heat of sorption indicated an elevated water affinity, characterizing the bagasse as a hygroscopic material. The results states the drying necessity for the adsorbent application. By centesimal analysis at adsorbent characterization it was noticed the preponderance of fibers, related to the lignocellulosic structure from the bagasse. It was found by SEM and surface area analysis that bagasse presents low porosity due to the values of specific surface area (7.1 m2 g-1) e volume de pores (0.0098 cm3 g-1), the average diameter of pores was typical of mesoporous. At infrared spectroscopy of the bagasse before and after the adsorption process a change at carboxyl and hydroxyl group bands was observed, inferring that the sorption process occurred at these groups. At preliminary tests the best conditions observed was: granulometric mixture, initial pH 2, stirring speed 150 rpm and drying temperature 30 C. The bagasse was employed with no chemical treatments because of acid, alkali and Fenton treatments did not enhance the sorption capacity of the adsorbent. Kinetic adsorption experiments exhibited 48 h equilibrium times, wherein the Elovich model presented the best fit to experimental data. Intraparticle diffusion model interpretation has demonstrated that the sorption process occurs by external and intraparticle diffusion steps and monolayer adsorption, additionally, multilayer sorption at high values of dye concentration in solution. At equilibrium adsorption evaluation it was verified isotherms type II related to multilayer sorption. The temperature influenced the dye removal leading to an multilayer process more evidenced. BET and Langmuir-BET modification isotherms showed the best fit at equilibrium data at studied temperature. However, the drying temperature at the range of 30 to 80 C did not influence adsorption equilibrium. The process thermodynamic parameters indicated distinct steps at dye adsorption. Initially, and exothermic and chemical nature monolayer formation, followed by the multilayer formation, which is endothermic and physical. Both steps were spontaneous and favorable. The more efficient desorption eluent was the NaOH (0.1 mol L-1), nevertheless the desorption was not complete due to the chemical adsorbed dye portion. At fixed bed process a similar behavior to batch system was observed with multiple layers formation. The breakthrough curves showed elevated inclination, favorable mass transfer zones and higher adsorption capacities than in batch system. Moreover, at fixed bed were attained higher desorption yields showing the possibility of the bagasse reuse at cyclic adsorption-desorption process. The results indicate the viability of this adsorbent material, the possibility of continuous operation and scale up of the process. Based on the results at batch and fixed bed system, the bagasse without treatment has shown high levels of reactive Blue 5G removal. In this way, considering that the sugarcane bagasse is an underused abundant residue originating from a renewable source. It characterizes as an alternative potential material for the treatment of textile effluents containing the reactive Blue 5G dye.
Data da defesa: 14/11/2014
Cdigo: vtls000222890
Informaes adicionais:
Idioma: Portugus
Data de Publicao: 2014
Local de Publicao: Maring, PR
Orientador: Prof. Dr. Nehemias Curvelo Pereira
Co-Orientador: Prof. Dr. Rosangela Bergamasco; Prof. Dr. Aparecido Nivaldo Mdenes
Instituio: Universidade Estadual de Maring. Centro de Tecnologia. Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica
Nvel: Tese (doutorado em Engenharia Qumica)
UEM: Departamento de Engenharia Qumica

Responsavel: elaine
Categoria: Aplicao
Formato: Documento PDF
Arquivo: TESE - Fabiano Bisinella Scheufele.pdf
Tamanho: 6086 Kb (6232059 bytes)
Criado: 03-08-2016 10:30
Atualizado: 03-08-2016 10:38
Visitas: 715
Downloads: 53

[Visualizar]  [Download]

Todo material disponvel neste sistema de propriedade e responsabilidade de seus autores.