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Consultar: Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica

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Ttulo [PT]: Desenvolvimento de carvo impregnado com nanopartculas de xidos de cobre por mtodo verde para remoo de nitrato em guas contaminadas
Autor(es): Josiane Peternela
Palavras-chave [PT]:

Carvo ativado de coco de dend, Nanopartculas de xidos de cobre, Impregnao, Carvo ativado de coco de dend, Adsoro, Nanopartculas de xidos de cobre, Sntese verde, gua, Contaminao, Nitrato - Brasil
Palavras-chave [EN]:
Activated carbon. Copper Oxide Nanoparticles. Green synthesis. Nitrate - Brazil
rea de concentrao: Gesto, Controle e Preservao Ambiental
Titulao: Mestre em Engenharia Qumica
Banca:
Anglica Marquetotti Salcedo Vieira [Orientador] - UEM
Marcelo Fernandes Vieira - UEM
Marcela Fernandes Silva - UEM
Resumo:
Resumo: A contaminao por nitrato em guas superficiais e subterrneas tm se tornado um problema cada vez mais importante no mundo todo. Diversos mtodos de desnitrificao da gua potvel so estudados, como eletrodilise, filtrao por membranas e tratamento biolgico, no entanto, a adsoro representa o mtodo mais vivel para o tratamento deste poluente. Considerando que o uso de materiais adsorventes sem nenhum tratamento prvio geralmente ineficaz para a adsoro do on nitrato, este trabalho teve como principal objetivo o desenvolvimento de um processo no poluente de sntese e impregnao de nanopartculas de compostos de cobre em carvo ativado, chamado de ?sntese verde?, para a melhoria do desempenho do carvo como adsorvente na remoo de nitrato. Para a sntese verde das nanopartculas de xidos de cobre utilizou-se extrato de folhas de rom (Punica granatum) como agente redutor e de estabilizao. Os carves impregnados com nanopartculas de xidos de cobre foram caracterizados utilizando tcnicas de microscopia eletrnica de varredura (MEV) e transmisso (MET), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), difratometria de raios-x (DRX), anlise da rea superficial especfica (BET), rea de microporos (mtodo t), volume e dimetro de microporos (mtodo HK), volume de mesoporos (mtodo BJH), determinao do ponto de carga zero (PCZ) e quantificao do cobre pela tcnica TXRF. A partir dos difratogramas de raios-x, foi utilizada a equao de Scherrer para estimar o dimetro das nanopartculas. Aps a caracterizao, os carves preparados foram avaliados na remoo de nitrato da gua. Realizaram-se os estudos da cintica, isoterma e termodinmica dos processos de adsoro. As anlises de caracterizao mostraram que o mtodo verde de sntese e impregnao de nanopartculas de xidos de cobre foi eficiente, visto que picos relacionados aos xidos foram detectados pelo DRX e segundo a equao de Scherrer, esses picos so referentes nanopartculas, pois o dimetro estimado das partculas se localiza na faixa de alguns nanmetros, indicando que o agente natural de reduo e estabilizao utilizado foi eficaz na sntese estudada. Os carves impregnados apresentaram uma diminuio na rea superficial e na rea e volume de poros, em relao ao carvo ativado puro, pois a deposio das nanopartculas bloqueou parcialmente os poros. No espectro EDS foi detectado o elemento cobre apenas nas amostras de carvo impregnado. A impregnao de xidos de cobre aumentou a eficincia na remoo de nitrato pelo carvo ativado puro em mais de 400%. O modelo de equilbrio de Langmuir foi o que melhor representou os dados experimentais e na anlise termodinmica verificou-se que a reao de adsoro de nitrato endotrmica no carvo puro e exotrmica nos carves impregnados com xidos de cobre. Dentre os carves avaliados, o carvo impregnado com 1,5%Cu-12h em 25C apresentou o melhor resultado para a remoo de nitrato, mais de 40% de remoo e capacidade mxima de adsoro de 6,4 mg g-1, o que muito vantajoso para tratamento de gua, pois se trata do menor tempo de impregnao avaliado e de uma reao temperatura ambiente. Desta forma, o carvo impregnado com nanopartculas de xidos de cobre apresenta uma alternativa promissora aos mtodos de remoo de nitrato convencionais, visto que se trata de um material simples de ser produzido e ambientalmente correto

Abstract: Contamination by nitrate in surface and groundwater has become a growing problem worldwide. Several methods of drinking water denitrification are studied, such as electrodialysis, membrane filtration and biological treatment; however, adsorption is the most viable method for the treatment of this pollutant. Whereas the use of adsorbent materials without prior treatment is generally ineffective for the adsorption of nitrate ion, this study aimed to develop a non-polluting process of synthesis and impregnation of copper compounds nanoparticles on activated carbon, called green synthesis, with the purpose of improving the performance of coal as adsorbent for nitrate removal. It was used pomegranate leaf extract (Punica granatum) as reducing and stabilizing agent for the green synthesis of nanoparticles. The impregnated carbons with copper oxide nanoparticles were characterized using scanning electron microscopy (SEM) and transmission (TEM) techniques, energy dispersive x-ray (EDX) spectroscopy, x-ray diffraction (XRD), specific surface area (BET) analysis, micropore area (t method), micropore volume and diameter (HK method), mesopore volume (BJH method), point of zero charge (PZC) determination, and copper quantification by TXRF technique. From x-ray diffraction, Scherrers equation was used to estimate the nanoparticles diameter. After the characterization, the prepared coals were evaluated in water nitrate removal. Studies of kinetics, isotherms and thermodynamics of adsorption processes were realized. The characterization analysis showed that the synthesis and impregnation of copper oxide nanoparticles using the green method was efficient, since peaks related to the oxides were detected by XRD and according to the Scherrer?s equation, these peaks are related to the nanoparticles, because the particles estimated diameter is located in the range of few nanometers, suggesting that the natural reducing and stabilizing agent used was effective in the green synthesis. The impregnated carbons showed a decrease in surface area, pores volume and area compared to pure activated carbon, because the deposition of nanoparticles has partially blocked the pores. EDX spectrum detected the element copper only in impregnated coal samples. The impregnation of copper oxide increased the efficiency of nitrate removal by pure activated carbon by more than 400%. The experimental data were best represented by Langmuir isotherm model and the thermodynamic analysis showed that the nitrate adsorption reaction is exothermic in coal impregnated with copper oxide and endothermic in pure coal. Among the evaluated coals, charcoal impregnated with 1,5%Cu-12h at 25C showed the best results for nitrate removal, over 40% removal and the maximum adsorption capacity, 6,4 mg g-1, which is very profitable for water treatment, because of its shortest impregnation time and its low temperature reaction (room temperature). Thus, the carbon impregnated with copper oxide nanoparticles presents a promising alternative to conventional methods of nitrate removal, since it is a simple material to be produced and eco-friendly
Data da defesa: 25/02/2016
Cdigo: vtls000223898
Informaes adicionais:
Idioma: Portugus
Data de Publicao: 2016
Local de Publicao: Maring, PR
Orientador: Prof. Dr. Anglica Marquetotti Salcedo Vieira
Co-Orientador: Prof. Dr. Rosngela Bergamasco
Instituio: Universidade Estadual de Maring. Centro de Tecnologia. Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica
Nvel: Dissertao (mestrado em Engenharia Qumica)
UEM: Departamento de Engenharia Qumica

Responsavel: luiz
Categoria: Aplicao
Formato: Documento PDF
Arquivo: Dissertao Josiane1.pdf
Tamanho: 3196 Kb (3273014 bytes)
Criado: 29-09-2016 11:11
Atualizado: 29-09-2016 11:16
Visitas: 365
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