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Adsorção de cobre (II) presente em cachaça utilizando quitosana obtida por radiação micro-ondas: caracterização e estudo cinético
(Universidade Federal do Pará, 2020-02-27) SANTOS, Lucely Nogueira dos; FERREIRA, Nelson Rosa; http://lattes.cnpq.br/3482762086356570; https://orcid.org/0000-0001-6821-6199
A cachaça é uma bebida típica do Brasil e vem alcançando cada vez mais o mercado nacional e internacional. As cachaças produzidas em alambiques de cobre apresentam características únicas, porém podem estar mais suscetíveis a sofrer contaminação por cobre (II). A adsorção por biopolímeros tem se mostrado uma técnica bastante promissora para a remoção de íons metálicos. A quitosana é um biopolímero derivado da desacetilação da quitina e apresenta em sua estrutura grupos aminos livres, os quais são fortemente reativos aos íons metálicos. Considerando os aspectos mencionados, este trabalho teve por objetivo realizar a desacetilação da quitosana por meio da tecnologia de irradiação por micro-ondas e avaliar a capacidade da quitosana obtida em adsorver cobre (II) da cachaça. A quitina foi extraída de exoesqueleto de camarão, a quitosana foi desacetilada e sua capacidade de adsorção foi avaliada através de estudo cinético aplicando-se modelos matemáticos. A concentração de cobre (II) remanescente na cachaça, em todos os experimentos cinéticos foi estimada pela técnica de espectrofotometria na região do visível e confirmada por espectrometria de emissão ótica com plasma induzido por micro-ondas (MIP OES). A quitosana foi caracterizada por espectroscopia no infravermelho com reflectância atenuada (FTIR-ATR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de Raios-X (DRX) e massa molecular Os resultados da caracterização mostraram que o processo de desacetilação por micro-ondas ocorreu de forma eficiente, uma vez que a quitosana obtida apresentou propriedades satisfatórias quanto suas principais características observadas, grau de desacetilação (acima de 85%), peso molecular, morfologia e cristalinidade. Com relação à cinética de adsorção, a melhor condição para a adsorção do cobre foi a de 6 mg de quitosana por mL de cachaça, em um tempo de equilíbrio de 60 min que resultou em uma taxa de redução de 84,09 % de cobre na bebida, de acordo com resultados obtidos por MIP OES. A análise cinética indicou o melhor ajuste dos dados pela equação de Elovich, sugerindo que o mecanismo de quimissorção controla o processo cinético. Portanto, a quitosana mostrou ser um bom adsorvente para a remoção do cobre na cachaça e neste aspecto, um alvo promissor para futuros investimentos tecnológicos.
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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.
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Adsorção de cromo (VI) por carvão ativado granular de soluções diluídas utilizando um sistema batelada sob pH controlado
(Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, 2009-09) SOUZA, Renata dos Santos; CARVALHO, Samira Maria Leão de; GARCIA JÚNIOR, Márcio Ronald de Lima; SENA, Rafael dos Santos Fernandes
Na Amazônia o cromo é empregado principalmente na indústria de couro e de madeira, sendo responsável por vários problemas de saúde porque é tóxico para os seres vivos. A remoção de cromo de efluentes industriais é feita por meio de diversos processos como a adsorção. Este trabalho mostra os resultados da adsorção de Cr(VI) por carvão ativado granular comercial (CAG) como adsorvente de soluções diluídas empregando um sistema de adsorção batelada com controle de pH. Os grupos funcionais da superfície do CAG foram determinados pelo método de Boehm. Além disso, o efeito do pH na adsorção de Cr(VI), o equilíbrio e a cinética de adsorção foram estudados nas condições experimentais (pH = 6, MA = 6g, tempo de adsorção 90min.). Na superfície do CAG, os grupos carboxílicos foram determinados em maior concentração (MAS=0,43 mmol/gCAG), estes, presentes em concentrações elevadas aumentam a adsorção do metal, principalmente em valores de pH ácidos. A capacidade de adsorção é dependente do pH da solução, devido a sua influência nas propriedades de superfície do CAG e nas diferentes formas iônicas das soluções de Cr(VI). Os dados de equilíbrio da adsorção foram ajustados satisfatoriamente pela isoterma de Langmuir (R2=0,988), tipo favorável. A partir da cinética de adsorção a 5mg/L e 20mg/L, os resultados obtidos foram compatíveis com o valor limite preconizado na legislação nacional (Res. nº 357/05). Portanto, para o sistema experimental utilizando CAG foi eficiente na remoção de Cr(VI) a partir de correntes líquidas contendo baixas concentrações do metal.
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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.
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Adsorção de CU2+ em alumina de transição obtida a partir da mistura de gibbsita e hidróxido de alumínio gel
(Universidade Federal do Pará, 2015-09-30) PINHEIRO, Darllan do Rosário; MARTELLI, Marlice Cruz; http://lattes.cnpq.br/1213009262936026
A alumina é um dos óxidos mais importantes na indústria cerâmica, sendo utilizado principalmente na forma de alumina calcinada ou fundida sendo aplicada, dentre outras formas, como material adsorvente. Neste trabalho desenvolveu-se um método de produção de alumina de transição a partir da mistura de gibbsita, proveniente do processo Bayer, e hidróxido de alumínio gel, proveniente de reação de sulfato de alumínio e hidróxido de amônio visando a aplicação como material adsorvente para remoção de Cu 2+ em solução aquosa. Foram investigadas as condições de adsorção incluindo tempo de contato e pH. Os ensaios foram realizados a 30 oC e 50 ºC, nos quais 1 g de alumina produzida foi submetida a contato com 100 ml de uma solução aquosa contendo Cu2+. As concentrações das soluções aquosas empregadas foram de 100, 200, 400, 800, 1600 e 2000 ppm de solução de sulfato de cobre. A caracterização das soluções de sulfato de cobre foi realizada em espectrofotometria UV e a caracterização do material produzido foi realizada através de DRX, EDX e área superficial BET. Avaliou-se o tempo de contato para o alcance do equilíbrio de adsorção sendo este tempo otimizado em 15 min. O efeito do pH sobre a adsorção mostrou que aumentando a temperatura de adsorção há um aumento do valor de pH em relação ao pH da solução inicial de sulfato de cobre. As isotermas de Langmuir e Freundlich apresentaram resultados satisfatórios para adsorção, sendo a isoterma de Langmuir a que melhor se ajustou aos dados de adsorção. Através das isotermas de equilíbrio verificou-se que o material produzido tem boa capacidade de adsorção para o íon Cu2+.
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Adsorção e dessorção supercrítica de carotenos e antioxidantes do óleo de buriti (Mauritia flexuosa, Mart) em leito de γ- Alumina
(Universidade Federal do Pará, 2012-03) CUNHA, Marcos Augusto Eger da; FRANÇA, Luiz Ferreira de; http://lattes.cnpq.br/6545345391702172; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Neste trabalho foi investigado o enriquecimento de antioxidantes do óleo de buriti (Mauritia flexuosa, Mart.) pelo processo de adsorção supercrítica. A adsorção foi realizada experimentalmente pelo método da análise frontal em colunas empacotada com y-alumina a 15, 20 e 25 MPa, 333 K, e vazão de solvente de QCO2 = 10,6 L/min, utilizando uma montagem de colunas duplas de 81 cm3, testado e aprovado para ser usado como uma célula de adsorção. O óleo de buriti foi físico-quimicamente caracterizado de acordo com métodos oficiais da AOCS e mostrou-se compatível com os dados relatados na literatura. A composição em termos de ésteres metílicos foi determinada por cromatografia gasosa (GC) e a atividade anti-oxidante segundo o método de captura de radicais livres (DPPH). O adsorvente foi caracterizado por fluorescência e difração de raios X, determinando a distribuição de tamanho de partículas, porosidade e área específica por BET. A cada experimento, um balanço material era realizada na coluna de adsorção para calcular a massa das espécies adsorvidas em y-alumina no processo de adsorção supercrítico. A influência da pressão sobre a adsorção supercrítica foi investigada através da análise do comportamento das isotermas. A isoterma de Langmuir foi usada para modelar os dados experimentais de adsorção. Os resultados experimentais mostram um aumento da capacidade adsorvente com pressões mais elevadas, mostrando um máximo de 90,9 ± 8,6 mg de óleo/g g- alumina, a 25 MPa. A adsorção supercrítica de óleo de buriti em y-alumina utilizando dióxido de carbono como solvente parece é método alternativo para extração de antioxidantes incluindo os carotenos.
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Análise do enxofre corrosivo em óleo mineral isolante e remoção do dibenzil dissulfeto com nanotubos de carbono baseados em matriz metálica
(Universidade Federal do Pará, 2012-05-07) SARAIVA, Augusto Cesar Fonseca; DEL NERO, Jordan; http://lattes.cnpq.br/5168545718455899
Falhas inesperadas em transformadores levaram a identificação da formação de sulfeto de cobre, depositado sobre os condutores, avaliando-se da presença qualitativa de enxofre corrosivo resultando na alteração da norma brasileira ABNT NBR 10505, que avalia a presença de enxofre corrosivo em óleo mineral, alterando-se o tempo e a temperatura de ensaio para 150 °C por 48 horas. Realizando-se a especiação química de compostos organosulfurados via cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas, onde foram encontrados 13 compostos sulfurados no óleo Nynas e 9 compostos no óleo da Petrobras, sendo o dibenzil dissulfeto (DBDS) o de maior concentração, encontrado apenas no óleo Nynas. Para realizar a determinação da presença do DBDS em óleo mineral isolante foi desenvolvido um método através de cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas, e por este método foi possível quantificar o teor de DBDS em amostras de OMI oriundas de transformadores de potência. Foi avaliado o processo de passivação do cobre por benzotriazol e tolutriazol, utilizados como aditivos anticorrosivos no núcleo dos equipamentos elétricos, verificando-se que o efeito da adição agente de passivação torna-se ineficaz com o passar do tempo. A solução para a remoção de DBDS em óleo mineral foi a utilização de nanotubo de carbono baseado em matriz metálica (NTC/Al) como agente de remoção do DBDS. Verificou-se que o agente de adsorção foi capaz de efetuar a remoção total do DBDS do OMI até um volume de 4000 mL de óleo contaminado com DBDS.
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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.
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Caracterização morfológica, cristalina e textural de bio-adsorventes produzidos via processamento hidrotérmico de resíduos de palha de milho com H2O sub-crítica: Aplicação na adsorção de ácido acético.
(Universidade Federal do Pará, 2021-12-06) COSTA, Maria Elizabeth Gemaque; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Este trabalho tem como objetivo investigar a influência da temperatura na caracterização textural, morfológica e cristalina de bioabsorventes produzidos pelo processamento hidrotérmico de resíduos de palha de milho com H2O quente comprimida. Os experimentos foram realizados a 175, 200, 225 e 250 ºC, 240 minutos, taxa de aquecimento de 2,0 ºC/min e relação biomassa/H2O de 1:10, utilizando um reator em escala piloto de 18.927 L. A eficiência do processo é analisado em termos dos rendimentos dos produtos de reação em função da temperatura. Os resultados mostraram rendimentos de sólidos variando de 62,92 a 35,82% (peso), de gás variando entre 1,49 e 9,59% (peso) e de produtos líquidos variando de 35,43 a 54,59% (peso). O rendimento da fase sólida diminui com a temperatura, apresentando uma região de inflexão entre 200 e 225 °C, na qual ocorre uma mudança drástica, enquanto o da fase líquida aumenta, apresentando a mesma região de inflexão entre 200 e 225 °C. O rendimento da fase gasosa aumenta exponencialmente com a temperatura até aproximadamente 10% (peso) na faixa de temperatura investigada. A análise elementar de produtos sólidos mostra que o teor de carbono aumenta, enquanto o de oxigênio e hidrogênio diminui com a temperatura. A caracterização textural, morfológica e cristalina de produtos em fase sólida analisados por TG/TDG, MEV/EDX, DRX e BET. O produto em fase sólida (bio-adsorvente) obtido por processamento hidrotérmico de resíduos de palha de milho a 225 e 250 °C, 240 minutos, e relação biomassa/H2O de 1:10, foram ativados quimicamente com soluções de NaOH 2,0 M e de HCl 2,0 M para investigar a adsorção de soluções de ácido acético (1,0; 2,0; 3,0; e 4,0 mg/mL). A cinética de adsorção investigada em 30, 60, 120, 240, 480 e 960 segundos. A isoterma de adsorção mostrou que os hidro carvões quimicamente ativados foram capazes de remover o ácido acético de soluções aquosas.
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Desacidificação de frações destiladas de produto líquido orgânico do craqueamento termo-catalítico de óleos vegetais via adsorção em y-alumina e lama vermelha ativada
(Universidade Federal do Pará, 2015-04-16) COSTA, Karen Marcela Barros da; BORGES, Luiz Eduardo Pizarro; http://lattes.cnpq.br/8756886156388456; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Neste trabalho foi estudado o processo de adsorção de ácidos graxos livres residuais (ácidos carboxílicos) presentes em frações destiladas provenientes do Produto Líquido Orgânico (PLO) obtido por craqueamento termo-catalítico de óleo vegetal. O objetivo foi a desacidificação das frações destiladas obtidas a partir da destilação do PLO. Os experimentos foram realizados empregando diferentes frações destiladas empregando três diferentes adsorventes, y-Alumina, Lama Vermelha Ativada Termicamente (400ºC) e Lama Vermelha Ativada Quimicamente com soluções de HCl em diferentes concentrações (0.25, 1 e 2M). A capacidade do adsorvente em relação à adsorção de ácidos graxos livres foi avaliada por meio de estudos cinéticos, medindo-se a variação da concentração de ácidos graxos livres presentes antes e após a adsorção, através da determinação do Índice de Acidez. Os resultados indicaram que o aumento da concentração de ácidos iniciais diminui a capacidade de adsorção do adsorvente, mostrando que o processo é menos eficiente para concentrações mais elevadas. Para os experimentos com diferentes porcentagens de adsorventes vimos que ao se utilizar 0,5% de adsorvente obtemos a maior eficiência na remoção dos ácidos graxos, a qual vai diminuindo com o aumento da porcentagem de adsorvente. O adsorvente mais eficiente foi a Lama Vermelha ativada com 1M de HCl, onde foi obtida uma redução de 98% dos ácidos graxos para uma amostra com índice de acidez inicial 4 mg KOH/g. A modelagem matemática indicou que o modelo cinético que melhor representa o processo foi o modelo Cinético de Pseudo-2ª Ordem. Portanto, os resultados mostraram que os adsorventes utilizados são, na sua maioria, eficientes na remoção dos ácidos graxos livres e que a concentração inicial de ácidos na amostra tem efeito direto sobre o desempenho da adsorção dos mesmos.
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Desenvolvimento de processo de zeólita A utilizando o caulim da Amazônia e aplicação na adsorção de Cu+2
(Universidade Federal do Pará, 2014-08-22) MORAES, Cristiane Gomes; MACÊDO, Emanuel Negrão; http://lattes.cnpq.br/8718370108324505; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968
Em todo mundo milhões de toneladas de resíduos inorgânicos são produzidos a cada dia em atividades de mineração e beneficiamento mineral. Estes resíduos são armazenados em bacias de sedimentação ou descartados em aterros e, muito comumente são jogados diretamente no meio ambiente, sem qualquer processo de tratamento. Todavia, alternativas de reciclagem e/ou reutilização devem ser investigadas e, sempre que possível. Este trabalho mostra estudos realizados, visando a reutilização do resíduo de caulim da Amazônia, proveniente de uma empresa de beneficiamento de caulim para cobertura de papel. Para a síntese da zeólita A nos processos hidrotérmicos estático e dinâmico, utilizou-se como o fonte de silício e alumínio o resíduo de caulim, que passou pelo processo de calcinação em mufla a 600°C para obtenção do metacaulim; e como fonte de sódio optou-se por uma solução de hidróxido de sódio 5M. No processo estático utilizou-se autoclaves de aço inoxidável, em estufa a temperatura de 110°C, utilizando 1,75g de metacaulim, variando os tempos de síntese e a massa de hidróxido de sódio e no processo dinâmico utilizou-se 100g de metacaulim, massa de 34,5g de hidróxido de sódio; a temperatura de 95°C em sistema de agitação, variando os tempos de síntese, a fim de determinar as condições ideais na síntese da zeólita A no processo. Os materiais de partidas e os produtos zeolíticos obtidos nas sínteses foram caracterizados através: difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise térmica diferencial e termogravimétrica (ATG/TG), fluorescência de raios-X (FRX) e análise granulométrica. Há possibilidade do aumento de escala, pois obteve zeólita A, no processo dinâmico no tempo de 30 min. Os dados dos ensaios de adsorção determinados, pela técnica iodométrica de Cobre em ligas metálicas e minerais e ajustados pelos modelos de Langmuir e Freundlich sugerem que os materiais zeolíticos estático e dinâmico apresentam boa capacidade adsortiva atingido eficiência de 95% para concentrações na faixa de 50 a 100 mg/L, demonstrando assim, que os referidos materiais são uma alternativa eficiente e de baixo custo quando utilizados para a remoção de metais pesados, no caso do cobre, no tratamento de efluentes industriais.
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Estudo cinético e das isotermas de adsorção dos óleos de palma (Elaes guineensis, Jacq.) e andiroba (Carapa guianensis, Aubl.) em y-alumina e modelagem da dessorção com dióxido de carbono supercrítico
(Universidade Federal do Pará, 2013-11-08) AMARAL, Anderson Rocha; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Neste trabalho, as variáveis do processo em batelada de adsorção dos óleos vegetais de palma (Elaeis guineensis, Jacq.) e andiroba (Carapa guianensis, Aubl.) adsorvidos em aluminas ativadas termicamente a 723,15 K e 923,15 K (y-alumina) foram investigadas por meio da análise da influência da temperatura, tempo, massa de óleo e massa de adsorvente sobre a capacidade de adsorção. Um modelo cinético de segunda-ordem foi utilizado para a modelagem da capacidade de adsorção de ácidos graxos livres (AGL). Resultados de capacidade de AGL dos óleos brutos de palma em y-alumina AG.450 a 328,15 K e andiroba em y-alumina AG.650 a 323,15 K, obtidos de experimentos de adsorção consecutiva, foram modelados por meio de isotermas de adsorção de Irving Langmuir e BET. O modelo de TAN & LIOU (1989) foi utilizado para a modelagem da cinética de dessorção do óleo de palma em y-alumina AG.650 e do óleo de andiroba em y-alumina AG.450, utilizando-se dióxido de carbono supercrítico como solvente, avaliando-se os rendimentos, erros, os coeficientes de correlação e os resíduos das massas dos óleos dessorvidas versus preditas pelo modelo.A influência das variáveis sobre a capacidade de adsorção, apresentaram correlação negativa (curva exponencial) para a variável massa de adsorvente. A influência da variável massa de óleo apresentou correlação positiva (comportamento linear), sendo a elevação da temperatura favorável ao processo. Os resultados totais de redução de AGL após três adsorções consecutivas do óleo de palma e quatro adsorções consecutivas do óleo de andiroba foram de 21,07 % e 40,29 %, respectivamente. A modelagem com a isoterma Langmuir para o óleo de palma apresentou alta capacidade de predição (R² = 0,9996), assim como para o óleo de andiroba, onde o modelo de BET apresentou alto ajuste (R² = 0,9146). O modelo de Tan & Liou evidenciou alta capacidade de predição dos dados experimentais, R² mínimo de 0,9230 e resíduos da ordem de 10-1 gramas. Os rendimentos das dessorções do óleo de palma a partir da -alumina AG.650 de 20 MPa a 30 MPa e 323,15 K a 328,15 K, foram de 28,88 % a 34,563%, enquanto para o óleo de andiroba em y-alumina AG.450 de 15 MPa a 25 MPa e 323,15 K a 328,15 K, foram de 14,208 % a 27,972 %. Os resultados mostram que a elevação de pressão ou temperatura favorecem o processo de dessorção supercrítica.
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Modelagem, simulação e estimação dos parâmetros por MCMC de um modelo que descreve a dinâmica de adsorção em uma coluna de leito fixo
(Universidade Federal do Pará, 2023-01-18) SOEIRO, Wilhamis Fonseca; VIEGAS, Bruno Marques; http://lattes.cnpq.br/1196600058247902; HTTPS://ORCID.ORG/0000-0002-2768-652X; ESTUMANO, Diego Cardoso; http://lattes.cnpq.br/5521162828533153; https://orcid.org/0000-0003-4318-4455
O tratamento de efluentes industriais é de extrema importância tanto para o meio ambiente quanto para a saúde humana. A purificação da água de componentes poluentes, como metais e compostos orgânicos, para reuso no processo industrial pode ser considerada uma das principais aplicações deste campo. Sendo assim, há o interesse em modelar um dos processos de tratamento mais utilizados, a adsorção. Visando descrever a dinâmica do processo em uma coluna de adsorção, neste trabalho é utilizado a fim de comparação, o método das linhas e a função pdepe (matlab) para solucionar o modelo formado pelo balanço de massa na fase líquida, equação de força motriz linear (LDF) e a isoterma de Langmuir para o equilíbrio. Uma avaliação do modelo variando algumas condições de experimento foi realizada, a partir da qual observou-se resultados congruentes com àqueles encontrados na literatura. Além disso, foi realizada análise de sensibilidade do fenômeno em relação aos parâmetros: constante de Langmuir, Coeficiente de transferência de massa intrapartícula e coeficiente de dispersão axial. Posteriormente foi feita a estimação desses parâmetros usando a técnica de Monte Carlo via cadeia de Markov (MCMC) utilizando dados experimentais encontrados na literatura. Por fim, de forma geral as estimativas foram boas o suficiente para representar a dinâmica de adsorção dos experimentos avaliados.
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)
Obtenção e caracterização de carvão ativado de caroço de buriti (Mauritia flexuosa L. f.) para a avaliação do processo de adsorção de cobre (II)
(Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, 2013-03) PINTO, Marcos Vinicios de Souza; SILVA, Denilson Luz da; SARAIVA, Augusto Cesar Fonseca
Na região amazônica, algumas indústrias despejam cobre nos corpos receptores que, em elevadas concentrações, é tóxico para os seres vivos. A remoção de cobre de efluentes industriais é realizada por diversos processos como a adsorção. Neste trabalho mostrou-se o resultado da adsorção de cobre (II) em carvão ativado de caroço de buriti carbonizado a 400 °C e ativado a 900 °C. O carvão ativado foi caracterizado em termos de área específica, tamanho dos poros, densidades aparente e real, porosidade, microscopia eletrônica de varredura, conteúdo de cinzas, pH, umidade, carbono fixo e grupos funcionais de superfície. O estudo de equilíbrio de adsorção avaliou a influência do diâmetro das partículas do carvão, do tempo de contato adsorvente/adsorbato, do pH e da concentração inicial da solução de cobre (II) sobre a remoção de cobre (II). Com base nos resultados, concluiu-se que há uma maior eficiência de remoção de cobre (II) para diâmetro < 0,595 mm, tempo de contato de 300 minutos, pH 4,0 e concentrações iniciais de cobre (II) de 50 e 80 mg L-1. O modelo matemático de Langmuir foi o que melhor se ajustou aos dados de equilíbrio de adsorção. A partir do tempo de contato de 15 minutos todas as concentrações de equilíbrio ficaram abaixo do máximo permitido de 1,0 mg L-1 previsto pela legislação vigente para lançamento de efluentes em corpos receptores.
Acesso aberto (Open Access)
Obtenção e caracterização de carvão ativado de caroço de buriti (Mauritia flexuosa L. f.) para avaliar o processo de adsorção de uma solução de Cu (II)
(Universidade Federal do Pará, 2013-09-30) PINTO, Marcos Vinicios de Souza; SILVA, Denilson Luz da; http://lattes.cnpq.br/4241759369873376
Produziu-se carvão de caroço de buriti (CCB) a partir do rejeito da produção artesanal do fruto, destinado à extração de óleo, à temperatura de 400ºC. O CCB então foi ativado a temperaturas de 800ºC e 900ºC. Ensaios de adsorção foram executados para se avaliar o desempenho dessas temperaturas de ativação na adsorção de uma solução de cobre (II) de concentração inicial conhecida de 50 mg/L. Após a análise dos resultados, decidiu-se pela ativação do carvão a 900ºC. Caracterizou-se o carvão ativado do caroço de buriti (CACB) a 900ºC de acordo com as propriedades comerciais, tais como: área específica, porosimetria, densidades aparente e real, porosidade de um leito fixo, microscopia eletrônica de varredura, conteúdo de cinzas, pH, umidade, carbono fixo e grupos funcionais de superfície ácida presentes no CACB. Realizaram-se ensaios de equilíbrio de adsorção para se determinar a influência do diâmetro das partículas de CACB (D < 0,595 mm; 0,595 < D < 1,19 mm e D > 1,19 mm); a influência do tempo de contato adsorvente/adsorvato (15, 30, 60, 120, 180, 240 e 300 minutos); a influência do pH (3,00; 4,01; 5,18 e 6,00) e a influência da concentração inicial da solução de cobre (II) (5, 10, 30, 50, 80, 100 e 200 mg/L) para se avaliar a eficiência de remoção. Os resultados mostraram uma maior eficiência de remoção de cobre (II) para o diâmetro D < 0,595 mm; para o tempo de contato de 300 minutos; para o pH de 4,01 e para as concentrações iniciais de cobre (II) de 50 e 80 mg/L. Os modelos matemáticos de Langmuir e Freundlich foram aplicados para os dados de equilíbrio de adsorção. O modelo matemático de Langmuir foi o que melhor se ajustou aos dados de equilíbrio. De acordo com os dados da cinética de equilíbrio, observa-se que a partir do tempo de contato de 15 minutos todas as concentrações de equilíbrio ficaram abaixo do máximo permitido de 1,0 mg/L previsto pela legislação CONAMA nº 357/2005 para lançamento de efluentes em corpos receptores. Os resultados experimentais encontrados são indicativos de que é possível a remoção de cobre (II) de efluentes industriais utilizando CACB ativado fisicamente a 900ºC por um período de 60 minutos.
Acesso aberto (Open Access)
Produção de carvão ativado a partir da biomassa residual da castanha do Brasil (Bertholletia excelsa L.) para adsorção de cobre (II)
(Universidade Federal do Pará, 2012-09-20) MELO, Selma dos Santos; SILVA, Denilson Luz da; http://lattes.cnpq.br/4241759369873376
Produziu-se carvão ativado a partir da casca da castanha-do-Brasil (Bertholletia excelsa L.) para ser utilizado na remoção de cobre (II), no processo de adsorção em sistema de batelada. A casca é resíduo do beneficiamento da castanha, que foi coletada, selecionada, lavada em água corrente e depois secada em estufa a 150ºC por 24 h. Os carvões foram carbonizados a 400 ºC por 3 h e ativados termicamente a 800ºC em tempos de 1, 2 e 3 h, quando receberam as respectivas codificaçõesCA1, CA2 e CA3. Depois foram caracterizadas quanto: à área superficial específica, ao volume e tamanho de poros, à difração de raios-X, à microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada ao EDS(sistema de energia dispersiva por raios-X) e à espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Ensaios preliminares foram realizados para avaliar a eficiência dos carvões quanto à remoção de cobre (II) em solução sintética de concentração inicial 50 mg L-1. Como os resultados foram satisfatórios para CA1, CA2 e CA3 (93,43, 97,23 e 96, 92 % para os respectivos carvões), decidiu-se pelo que apresentou maior percentual de remoção. O CA2 foi produzido e caracterizado quanto: às densidades reais e aparentes, à porosidade em leito fixo, ao pH, à umidade (em base úmida), às cinzas, ao carbono fixo e aos grupos funcionais pelo método de Boehm. Realizaram-se ensaios para determinar a eficiência de remoção de cobre (II) quanto à influência do diâmetro da partícula do carvão, ao pH da solução, à influência do tempo de contato e à variação da concentração inicial. Os resultados de maior percentual de remoção foram para o diâmetro 0,595≤D≤1,19mm, pH 5,09, tempo de 5 min e concentrações de 50, 100 e 150mg L-1.O modelo cinético de adsorção que melhor se ajustou aos dados foi o de pseudo2a ordem. Os dados experimentais apresentaram bom ajuste aos modelos matemáticos de isotermas de Langmuir e Frendlich. Sendo assim, obteve-se carvão ativado de baixo custo a partir da casca da castanha-do-Brasil a qual apresentou boa eficiência na remoção de cobre (II) (acima de 90 % para maioria das análises) possibilitando também a utilização no tratamento de efluentes.
Acesso aberto (Open Access)
Produção de material zeolítico a partir de caulim da Amazônia em escala semi piloto: aplicação na adsorção de cobre
(Universidade Federal do Pará, 2019-06-27) RODRIGUES, Emerson Cardoso; MACÊDO, Emanuel Negrão; http://lattes.cnpq.br/8718370108324505; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968
Este trabalho objetiva sintetizar um produto zeolítico composto por zeólita tipo “A” mais sodalita utilizando como material de partida caulim de enchimento. A síntese das Zeolitas foi realizada em curto tempo e em um sistema com agitação, em um reator de aço inox com volume aproximado de 0,001 m3, ou seja, em escala semi piloto. O sistema foi aquecido por vapor oriundo de uma caldeira. Os materiais de partida e o produto obtido foram identificados e caracterizados por Difração de Raios X (DRX), Espectrometria de Fluorescência de Raios X, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Análise Granulométrica e Análise Térmica Diferencial e Gravimétrica (DTA e TG). No processo de síntese foi utilizado como fonte de sílica e alumina o metacaulim, que foi obtido na temperatura de 600 °C, por 2 horas de patamar de calcinação em um forno tipo mufla. Como fonte de sódio se utilizou uma solução de hidróxido de sódio 5 M. Foram realizadas diversas sínteses com duração máxima de 180 minutos. A cada 30 minutos foram retiradas alíquotas do produto para o estudo da cinética de reação. Os resultados das sínteses das zeólitas se mostraram satisfatório e o produto obtido foi aplicado na adsorção de íons Cu2+, em que se avaliou a influência das variáveis: tempo, temperatura, pH e quantidade de adsorvente. A determinação do melhor modelo de adsorção foi realizada pelo Método de Monte Carlo via Cadeia de Markov e por meio do Critério de Informação de Akaike foram estabelecidas as isotermas que mais se aproximavam dos resultados apresentados. Os resultados obtidos foram comparados com outras pesquisas disponíveis na literatura e apresentaram valores significativos, o que caracteriza o processo de produção das zeólitas e a adsorção como promissores e eficazes.
Acesso aberto (Open Access)
Produção de zeólita a partir de cinza volante de carvão mineral para adsorção de metais em chorume gerado no lixão/aterro controlado na Região Amazônica
(Universidade Federal do Pará, 2022-01-28) DIAS, Lianne Maria Magalhães; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968
A geração de resíduos sólidos tem se tornado um grande desafio para a preservação do meio ambiente devido ao estilo de vida adotado pela sociedade moderna que busca a praticidade e imediatismo, com isso novos produtos são lançados diariamente no mercado consumidor acarretando maior geração de resíduos. A decomposição desses resíduos de diversas origens gera um líquido escuro denominado de chorume, que apresenta altas concentrações de compostos orgânicos e inorgânicos. Este estudo teve como principal objetivo o aproveitamento de cinza volante, rejeito produzido em usina termoelétrica para geração de energia, como matéria prima na produção de síntese de zeólitas para ser aplicada como adsorvente de baixo custo para na remoção dos metais potencialmente tóxicos cobre, zinco, cádmio e cromo, que estão presentes no chorume do Aterro do Aurá. Foram determinadas as concentrações de Cd, Cu, Cr, Mn, Ni, Pb e Zn em amostras de solo e chorume gerado na área de deposição de resíduos sólidos na Região Metropolitana de Belém no estado do Pará, no período de um ano abrangendo os dois períodos sazonais característicos na região amazônica de mais e menos chuvoso. As concentrações dos metais potencialmente tóxicos nas amostras de solo e chorume coletadas no aterro do Aurá foram analisadas no Laboratório de Toxicologia do Instituto Evandro Chagas (IEC) utilizando a técnica de Espectrometria de Emissão Ótica com Plasma Induzido (ICP OES). As zeólitas sintetizadas foram caracterizadas por diferentes técnicas, tais como, espectrometria de fluorescência de raios-X, difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura. A eficiência do tratamento por adsorção utilizando material zeolítico como adsorvente de metais potencialmente tóxicos apresentou capacidade de remoção em torno 90 %, indicando elevado potencial para ser aplicado como adsorvente em aterro sanitário e diversas áreas.
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Rejeito de caulim e caulim estéril amazônicos como fontes de Si e Al na obtenção de SAPO-34: síntese, otimização, influência de impurezas e aplicação em adsorção de corante
(Universidade Federal do Pará, 2021-05-27) PINHEIRO, Darllan do Rosário; PAZ, Simone Patrícia Aranha da
Rejeito de caulim proveniente de lagoas de sedimentação da indústria de caulim para cobertura de papel e caulim estéril ou flint pertencentes à mesma mina, na região do Capim, no nordeste do Pará, foram utilizados na síntese da peneira molecular SAPO-34. Os materiais precursores e aqueles produzidos foram caracterizados por: DRX, FRX, TG-DSC-DTG, FTIR, ASEBET e MEV. Primeiramente, foi avaliada a utilização do R-metacaulim como precursor variando a relação SiO2/Al2O3 na formulação da peneira molecular SAPO-34. O ajuste no valor dessa relação molar mostrou um efeito positivo na formação da zeólita pretendida, que apresentou formação da estrutura CHA, em menor tempo e com boa estabilidade térmica. Já em relação à utilização do F-metacaulim foi avaliado o efeito da quantidade de SDA e tempo de cristalização (nucleação e crescimento dos cristais) na formação da estrutura CHA e, posteriormente, aquele produto zeolítico formado com menor quantidade de SDA foi utilizado para uma avaliação de detalhe, em que se estudou a influencia das impurezas do tipo íons de Fe e Ti. Os resultados revelaram efeito positivo da maior quantidade de SDA na formação da SAPO-34 (CHA), porém em menor tempo e, consequentemente, contribuição na distribuição de Si na estrutura. Na comparação dos produtos zeolíticos derivados de F-metacaulim e um padrão caulinítico de alta pureza, o produto zeolítico obtido a partir do estéril caulinítico apresentou resistência térmica onde o padrão DRX do produto calcinado manteve o perfil difratométrico CHA, porém com redução de cristalinidade. Foi observado também que antes da calcinação o produto zeolítico obtido com F-metacaulim apresentou um deslocamento para um ângulo 2θ (º) menor, indicando aumento da distância interplanar tendo como referência o plano d101, possivelmente devido a interferências das impurezas presentes (íons Fe e Ti), porém após a calcinação para decomposição do SDA este deslocamento não foi evidenciado, desta forma indicando interferência do SDA utilizado. Aquele produto considerado o melhor, com base em parâmetros cristaloquímicos, foi utilizado na avaliação de desempenho em adsorção de azul de metileno, o qual mostrou boa capacidade de adsorção. Na avaliação da cinética de adsorção, o modelo de pseudo-segunda ordem (R2 = 0,998) foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais. A otimização da síntese utilizando rejeito através do planejamento de experimento Box-Behnken e metodologia de superfície de resposta. Concluiu-se que a utilização de rejeito e/ou caulim flint amazônicos é viável para produção da zeolita SAPO-34 (CHA).