Dissertações em Engenharia Química (Mestrado) - PPGEQ/ITEC

URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/2309

O Mestrado Acadêmico iniciou-se em 1992 e pertence ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química (PPGEQ) do Instituto de Tecnologia (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA).

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Acesso aberto (Open Access)
Adsorção de corantes básicos empregados na indústria têxtil por argila: cinética e perfil de equílibrio
(Universidade Federal do Pará, 2015-10-14) AZEVEDO, Luiz Eduardo Chaves de; VIEIRA, Melissa Gurgel Adeodato; http://lattes.cnpq.br/6611289393148830; CARVALHO, Samira Maria Leão de; http://lattes.cnpq.br/6192858937057152
Neste trabalho foi estudada a adsorção de corantes básicos têxteis por argila a partir de soluções aquosas, em sistema de batelada. A argila foi proveniente de Icoaraci, região metropolitana de Belém, Estado do Pará (Brasil) e foi utilizada sem tratamento (A-BRU) e tratada por decantação e sedimentação (A-TRA). Os corantes básicos estudados foram: Amarelo Básico 28, Azul Básico 26 (Azul Vitória), Amarelo Básico 02 (Auramina), Vermelho Básico 01 (Rodamina 6G) e Laranja Básico 02. As argilas foram caracterizadas por análises química (CTC e densidade de carga Q), físicas (análise granulométrica, superficial - SBET e picnometria a gás), térmicas (ATG e ATD), mineralógica e morfológica (DRX, MEV/EDS e FTIR). Estudos de adsorção foram realizados para investigar a afinidade entre corantes e argilas (testes qualitativos), os efeitos da concentração inicial e pH das soluções de corantes. Os dados de cinética de adsorção foram analisados por modelos teóricos. Os dados de equilíbrio de adsorção foram correlacionados aos modelos de Langmuir e Freundlich. Parâmetros termodinâmicos foram calculados a partir dos dados de equilíbrio, em diferentes temperaturas. Na composição da argila foram identificados os minerais quartzo, caulinita e ilita/muscovita. A concentração de partículas de argila aumentou 100% na A-TRA após a sedimentação. A SBET aumentou de 22,38 m².g-1 (A-BRU) para 33,02 m².g-1 (A-TRA). Diferenças significativas entre os valores de densidade e volume total de poros das amostras de argila não foram observadas. Comparativamente, o valor da CTC da amostra A-TRA aumentou cerca de 300%. As superfícies das argilas são predominantemente negativas, conforme os resultados de densidade de carga (Q). Não houve diferenças significativas entre os resultados das análises térmicas das amostras. A partir dos testes de afinidade de adsorção os corantes mais reativos foram o Amarelo Básico 2 (AMB2) e o Azul Básico 26 (AZB26) e o adsorvente com melhor desempenho foi a argila A-TRA. Os dados de cinética de adsorção foram bem ajustados pelos modelos de pseudos segunda ordem (AMB2/A-TRA) e difusão intrapartícula (A-TRA/AZB26). Os dados de equilíbrio de adsorção foram bem descritos pelos modelos de Langmuir (AMB2/A-TRA) e Freundlich (A-TRA/AZB26). Os parâmetros dos referidos modelos matemáticos mostraram que a adsorção é favorável. As grandezas termodinâmicas indicaram que os processos de adsorção investigados são espontâneos e endotérmicos.
Acesso aberto (Open Access)
Adsorção de cromo hexavalente por carvão ativado granulado comercial na presença de surfactante aniônico (LAS)
(Universidade Federal do Pará, 2011-09-22) SILVA, Maria Vitória Roma da; CARVALHO, Samira Maria Leão de; http://lattes.cnpq.br/6192858937057152
A remoção de cromo hexavalente de soluções de surfactante aniônico (LAS) por carvão ativado granulado (CAG) comercial foi estudada. Na caracterização do CAG foram empregados métodos padronizados ASTM (diâmetro médio de Sauter, dDMS e pH) e método BET (S, área superficial específica). Os grupos de superfície e PCZ do adsorvente foram determinados, pelo método de Boehm e titulação potenciométrica, respectivamente. Os resultados da caracterização do adsorvente: dDMS=2,4 mm; pH=9,0; S=677,4 m² g-1; grupos básicos (70%) comparados com os grupos ácidos e o PCZ no intervalo de (4,8-8,6). Os ensaios de adsorção do surfactante LAS foram realizados em mesa agitadora (140 rpm/24 h./27 oC); 2,0 g CAG/50 mL de solução, as concentrações do LAS foram determinadas, pelo método padrão do azul de metileno. Os resultados obtidos da remoção percentual em função da concentração inicial e da remoção percentual em função da variação do tempo em todas as concentrações de LAS estudadas foram superiores a 99 %. Os ensaios de adsorção do metal Cr(VI) (5 – 20 mg/L) foram realizados em banho termostático (140 rpm/27 oC); 2,0 g CAG/50 mL de solução; 1 e 24 horas de processo e sem e com adição de surfactante (70; 140; 210; 280; 350; 533 e 700 mg/L). As concentrações iniciais e residuais de metal foram determinadas pelo método colorimétrico da 1,5 difenilcarbazida. A adsorção do metal, sem a adição de LAS não foi satisfatória, a remoção foi em torno de 15%. O percentual de remoção do metal com adição surfactante atingiu valores, em torno de 70% para a menor concentração do metal (5 mg/L) e entre (58 – 65%) paras as demais concentrações.
Acesso aberto (Open Access)
Adsorção monocomponente e binária de antiinflamatórios não esteroidais (Ibuprofeno e Diclofenaco) do meio aquoso por carvão ativado de resíduos da castanha-do-Brasil (Bertholletia excelsa H.B.K.)
(Universidade Federal do Pará, 2024-09-12) SILVA, João Paulo Sousa da; VIEIRA, Melissa Gurgel Adeodato; http://lattes.cnpq.br/6611289393148830; CARVALHO, Samira Maria Leão de; http://lattes.cnpq.br/6192858937057152
Os contaminantes emergentes (CEs) presentes em baixas concentrações têm causado danos aos corpos d'água. Este trabalho investigou a adsorção monocomponente e binária de ibuprofeno (IBU) e diclofenaco (DIC) sódicos utilizando carvão ativado (CA) produzido a partir de cascas da Castanha-do-Brasil. O processo de adsorção monocomponente de IBU e DIC por CA foi denominado de (CA_IBU e CA_DIC) e o processo de adsorção binária foi denominado de (CA_IBU+DIC). O CA foi sintetizado por ativação química utilizando ácido fosfórico (H3PO4) como agente ativador. O CA foi caracterizado por meio de análises físicas, químicas e texturais, incluindo umidade, cinzas, rendimento, Análise Termogravimétrica/ Análise Térmica Diferencial (ATG/ATD), Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FT-IR), Microscopia eletrônica de Varredura/Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X (MEV/EDS), pH de superfície, pH de ponto de carga zero (pHPCZ), titulação de Boehm e adsorção/dessorção de Nitrogênio (N2) a 77 K. O CA apresentou teores de umidade e cinzas de 8,62% e 4,2%, respectivamente. A análise de DRX confirmou o caráter amorfo do CA, enquanto as análises de FT-IR, pH de superfície e pH de ponto de carga zero (pHPCZ) indicaram seu caráter ácido. A área superficial específica (SBET) do CA foi de 1.383,624 m². g-1 , com predominância de microporos (VMIC=77,88%). A partir da análise do Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR), as condições experimentais dos ensaios de cinética e equilíbrio de adsorção foram definidas para adsorção monocomponente: (i) IBU (pH = 6,1; concentração inicial do adsorbato, C0 = 50 mg.L -1 ; dosagem do adsorvente, DA = 0,5 g.L-1 ) e (ii) DIC (pH = 5,5; C0 =50 mg.L-1 ; DA = 0,5 g.L-1 ). No estudo de cinética de adsorção monocomponente, os modelos de pseudoprimeira ordem (PSO) e pseudossegunda ordem (PPO) resultaram nos melhores ajustes aos dados experimentais dos processos de adsorção CA_IBU e CA_DIC, respectivamente e a transferência de massa externa foi a etapa controladora dos processos. No estudo de equilíbrio de adsorção monocomponente, as isotermas de Langmuir, Freundlich, Sips, Dubinin-Radushkevich e Redlich-Peterson foram investigadas. Os modelos de Sips e Freundlich apresentaram as melhores correlações para CA_IBU e CA_DIC, respectivamente. Os parâmetros termodinâmicos calculados a partir das isotermas de adsorção, mostraram que para CA_IBU e CA_DIC os processos são espontâneos, favoráveis e exotérmicos. No DCCR, as condições experimentais dos ensaios de cinética e equilíbrio de adsorção binária foram definidas: (i) CA_IBU+DIC (C0IBU = 50 mg. L-1 ; C0DIC = 50 mg. L-1 ; DA= 0,5 g.L-1 ). A adsorção binária indicou, por meio do cálculo do parâmetro fator de separação, que a ordem de preferência de adsorção pelo adsorvente é IBU > DIC e a interação entre os adsorbatos foi antagônica. No processo de adsorção binária, o modelo PPO foi bem ajustado aos dados experimentais de cinética de IBU e DIC; os modelos cinéticos de difusão intrepartícula (DIP) e a Equação de Boyd foram correlacionados aos dados experimentais e a transferência de massa externa foi a etapa controladora dos processos de adsorção. As isotermas da adsorção binária (CA_IBU+DIC) em diferentes temperaturas (26 ºC, 45 ºC e 55 ºC) mostram pontos de inflexão e após esses pontos de inflexão, há um aumento dos valores de capacidade de adsorção do CA (qe). Os valores de qe da adsorção binária (CA_IBU+DIC) foram menores do que os valores de qe dos processos de adsorção monocomponente dos adsorbatos IBU e DIC. Os percentuais de redução dos valores de qe foram de aproximadamente 35% a 48% para IBU e cerca de 52% a 53% para DIC.
Acesso aberto (Open Access)
Argila caulinita da região norte do Brasil: caracterização e aplicação como adsorvente de compostos orgânicos (btx) e oxiânions de cromo hexavalente
(Universidade Federal do Pará, 2014-06-26) MIRANDA, Edgar de Souza; VIEIRA, Melissa Gurgel Adeodato; http://lattes.cnpq.br/6611289393148830; CARVALHO, Samira Maria Leão de; http://lattes.cnpq.br/6192858937057152
As argilas têm alta viabilidade técnico-econômica para diversas aplicações industriais. Em certas regiões do estado do Pará as argilas são abundantes e sua extração ocorre de forma intensiva, sendo geralmente empregadas na fabricação de artefatos cerâmicos. A utilização de argilas modificadas como adsorventes na remediação de água contaminada tem sido objeto de diversas pesquisas. Neste trabalho foi estudada uma argila caulinitica sua caracterização e sua aplicação como adsorvente na forma “in natura” tratada termicamente na adsorção de BTX e após a modificação de sua superfície por surfactante catônico (HDTMA_Br), como adsorvente de oxiânions de cromo hexavalente. A argila proveniente do Distrito de Icoarací (PA) foi classificada por peneiramento, conforme a (NBR 7181). As frações “in natura” (FR-NAT) e modificadas (FR-ORG) e (FR-TR), partículas menores do que 44 μm foram submetidas às análises: difração de raios-X (DRX), fluorescência de raios-X, ATG/ATD, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), determinação da área superficial (SBET), porosimetria de mercúrio, CTC e pHPCZ. Na composição do material argiloso identificaram-se: quartzo, caulinita e illita / muscovita; SiO2 (59,6%) e Al2O3 (17,5%). Os valores das propriedades: SBET de 21,8 m2/g; distribuição de tamanho de poros na região de mesoporos e macroporos; CTC de 17 (meq/100g) e valor do pHPCZ igual a 4,3. As análises de ATG/ATD das amostras de argilas organofilizadas mostraram que houve o carregamento da superfície da argila pelo surfactante (HDTMA-Br). Amostras de argila natural e modificada termicamente não apresentaram afinidade pelos compostos orgânicos (BTX). No estudo de adsorção de cromo hexavalente foi utilizado um planejamento fatorial (DCCR) utilizando como variáveis pH e concentrações de surfactante. A adsorção de cromo hexavalente pela argila natural não foi satisfatória, porém a argila modificada quimicamente atingiu valores satisfatórios. A partir da análise estatística dos dados de adsorção, somente a concentração de surfactante catiônico produziu efeitos estatisticamente significativos na remoção do adsorbato.
Acesso aberto (Open Access)
Modificação da superfície de carvão ativado comercial (CAG) para a aplicação na adsorção de benzeno e tolueno
(Universidade Federal do Pará, 2012-09-28) LOPES, Anna Sylmara da Costa; CARVALHO, Samira Maria Leão de; http://lattes.cnpq.br/6192858937057152; BRASIL, Davi do Socorro Barros; http://lattes.cnpq.br/0931007460545219
Neste trabalho estudaram-se as características de superfície de CAG comercial in natura (CA-1) e tratado por (HNO3) (CA-2) e suas aplicações na adsorção de benzeno e tolueno. Caracterização dos adsorventes: área superficial específica - SBET e distribuição de poros (adsorção de N2/77 K), pH (norma ASTM D3838-05), grupos funcionais de superfície (FTIR e método de Boehm). Foram realizados ensaios de adsorção em sistema batelada (25°C/140 rpm/25 minutos) e sistema de coluna em leito fixo, onde as amostras foram quantificadas por cromatografia gasosa com extração por headspace método EPA 0010. A SBET e o volume médio dos poros do adsorvente CA-2 diminuíram com relação aos valores de CA1, bem como o valor do pH. Houve aumento de grupos funcionais ácidos determinados pelo método de Boehm do adsorvente CA-2 em relação ao CA-1, o que foi confirmado pela determinação de FTIR, na qual a intensidade das bandas de absorção foram mais intensas para CA-2. Obtiveram-se percentuais de remoção de benzeno de 92,6 e 93,6 (%) a partir de CA-1 e CA-2, respectivamente, e para tolueno de 93,2 e 94,3 (%) para CA-1 e CA-2. Os dados dos testes cinéticos foram ajustados satisfatoriamente pelo modelo matemático de pseudo-segunda ordem, baseado nos testes estatísticos aplicados, havendo diferenças estatísticas significativas entre o adsorvente tratado (CA-2) e o in natura (CA-1). Realizaram-se ensaios de equilíbrio de adsorção e correlacionaram-se os resultados pela Isoterma de Langmuir, com resposta satisfatória para o referido modelo. A partir do sistema de adsorção em coluna de leito fixo e considerando o maior valor de vazão volumétrica (Q=100 mL/min) utilizado no referido sistema obtiveram-se os resultados mais significativos de adsorção de benzeno e tolueno empregando (CA-2) como adsorvente.
Acesso aberto (Open Access)
Síntese e caracterização de materiais carbonáceos e hidróxido duplo lamelar (HDL) para aplicação na adsorção dos contaminantes emergentes ibuprofeno e paracetamol
(Universidade Federal do Pará, 2023-09-14) SOUZA, Lukas Oliveira; VIEIRA, Melissa Gurgel Adeodato; http://lattes.cnpq.br/6611289393148830; CARVALHO, Samira Maria Leão de; http://lattes.cnpq.br/6192858937057152
Os contaminantes emergentes (CEs) são compostos químicos que são inseridos em corpos hídricos pela sociedade, que causam sérias consequências ao ecossistema aquático, além da produção de compostos nocivos à saúde humana quando não implementados métodos eficazes de tratamento. Os carvões ativados (CAs) provenientes de biomassa têm sido fontes de estudos no âmbito da adsorção de fármacos. Os hidróxidos duplos lamelares (HDLs) são argilas sintéticas aniônicas capazes de adsorver esses poluentes do meio aquoso. A síntese de CA, compósitos de HDL e CA são estudados como forma remediadora ambiental. Neste trabalho, adsorventes carbonáceos e hidróxido duplo lamelar foram utilizados na remoção de IBU e PAR do meio aquoso em sistema batelada. O CA foi produzido de cascas de castanha-do-Brasil (Bertholletia excelsa H.B.K.) e ativado quimicamente usando H3PO4 (55% m/v, em mL). O HDL e o compósito de HDL-CA foram sintetizados por método de coprecipitação; razão catiônica 3:1 (Mg/Al). Os resultados de caracterizações químicas e texturais mostraram que o CA possui caráter ácido, ponto de carga zero (pHPCZ 3,2), hidrofóbico (índice de hidrofobicidade, IH de 0,93), elevado valor de área superficial (SBET 1651,31 m2 .g-1 ) e volume de poros (VTOTAL 1194 cm3 .g-1 ). O compósito HDL-CA e o HDL possuem caráter básico e valores de pHPCZ (9,2 e 8,2, respectivamente), valores de IH (0,35 e 0,44 respectivamente); os materiais HDL-CA e HDL apresentaram valores de SBET e VTOTAL inferiores aos valores de CA: HDL-CA (SBET 79,9781 m2 .g-1 ; VTOTAL 0,067211 cm3 .g-1 ) e HDL (SBET 2,1179 m2 .g-1 ; VTOTAL 0,004648 cm3 .g-1 ). As condições experimentais ótimas de adsorção definidas neste estudo foram: pH inicial da solução (pH de 3,0), massa de adsorvente (m de 0,015 g) e concentração inicial do adsorbato (C0 de 20 mg.L-1 ). O modelo cinético de pseudosegunda ordem (PSO) apresentou o melhor ajuste aos dados experimentais dos processos adsortivos estudados. A isoterma de Freundlich foi bem ajustada aos dados experimentais dos processos adsortivos (CA_IBU) e a isoterma de Sips melhor descreveu os dados experimentais dos processos adsortivos (HDL-CA_IBU e HDL_IBU), nas temperaturas de 26, 45 e 55 °C. Os parâmetros termodinâmicos confirmaram que o processo de adsorção para ambos os sistemas (CA_IBU, HDL-CA_IBU, HDL_IBU) é favorável a baixas temperaturas, exotérmico (HDL-CA_IBU e HDL_IBU) e endotérmico (CA_IBU) e com maior afinidade do adsorvente CA por IBU. Os adsorventes deste estudo foram classificados como potenciais materiais em desenvolvimento para adsorção dos contaminantes emergentes investigados.

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