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metadata.dc.type: Dissertação
Title: Carvão ativado de Capim Annoni (Eragrostis Plana Nees) preparado por pirólise assistida em forno micro-ondas com ativação química e aplicação na remoção de contaminantes orgânicos emergentes de solução aquosa
metadata.dc.creator: Cunha, Mariene Rochefort
metadata.dc.contributor.advisor1: Pavan, Flávio André
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Lima, Éder C.
metadata.dc.description.resumo: O presente estudo descreve a preparação, caracterização e aplicação do carvão ativado oriundo de Capim Annoni (Eragrostis plana Nees) via pirólise em forno micro-ondas e ativação química para remoção de dois contaminantes orgânicos emergentes Cafeína (CAF) e 2-Nitrofenol (2NF) de solução aquosa. O processo de preparação do carvão ativado consistiu das seguintes etapas: ativação química do material precursor com o cloreto de zinco (ZnCl2), pirólise em forno micro-ondas utilizando uma potência de 1300 watts por 5.30 minutos sob fluxo de nitrogênio e lixiviação dos compostos inorgânicos com HCl 6 mol L-1. O carvão ativado de Eragrostis plana Nees (CAEPN) foi caracterizado através das seguintes técnicas analíticas: Espectroscopia Vibracional na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), Análise Elementar (CHNO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Isotermas de Adsorção/dessorção de nitrogênio usando os métodos matemáticos (BET) e (BJH), Análise Termogravimétrica (TGA), Titulação de Boehm e Ponto de Carga Zero (pHPCZ). O CAEPN apresenta uma área superficial de 1250 m2g-1 com uma estrutura predominantemente mesoporosa. Os ensaios de adsorção foram realizados pelo procedimento em batelada a temperatura de 25 ºC. Foram investigados importantes parâmetros que influenciam na capacidade máxima de adsorção como quantidade de massa de adsorvente, tempo de contato entre adsorvente e adsorvato, pH da solução e concentração inicial do adsorvato. A capacidade máxima de adsorção para CAF e 2NF foram obtidas em pH 7. A condição de equilíbrio foi atingida em 30 minutos para ambas as moléculas. A quantidade de massa de adsorvente necessária para obtenção das máximas capacidades de adsorção para CAF e 2NF foram de 70,0 mg / 20,0 mL. Os modelos não lineares de equilíbrio Langmuir, Freundlich, Liu foram utilizados para descrever o mecanismo de interação adsorventeadsorvato. O modelo de Liu é o que melhor se ajustou aos dados experimentais. Com base no modelo de Liu a capacidade máxima de adsorção (Qmax) foi de 235,5 mg g-1 para CAF e 255,8 mg g-1 para o 2NF. A cinética de adsorção foi obtida a partir dos modelos cinéticos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e de ordem fracionária de Avrami. O modelo de ordem fracionária de Avrami foi o modelo que melhor descreveu a cinética de adsorção para ambas as moléculas apresentando os valores mais próximos da unidade R2 e os menores valores para SD. Os resultados obtidos mostram a viabilidade da aplicação do Capim Annoni como material precursor para produção de carvão ativado e também mostram que CAEPN pode ser utilizado para eficiente remoção de contaminantes emergentes tais como a CAF e 2NF de solução aquosa. Palavras-chave: Carvão Ativado; Pirólise em Forno Micro-ondas; Capim Annoni (Eragrostis plana Nees); Remoção de Contaminantes Orgânicos Emergentes (Cafeína e 2-Nitrofenol).
Abstract: The present study describes the preparation, characterization and application of activated carbon from Annoni Grass (Eragrostis plana Nees) via microwave oven pyrolysis and chemical activation for the removal of two emerging organic contaminants Caffeine (CAF) and 2-Nitrophenol (2NF) from aqueous solution. The process of preparation of the activated carbon consisted of the following steps: chemical activation of the precursor material with zinc chloride (ZnCl2), microwave oven pyrolysis using a power of 1300 watts for 5.30 minutes under nitrogen flow and leaching of the inorganic compounds with HCl 6 mol L-1. O activated carbon of Eragrostis plana Nees (CAEPN) was characterized by the following analytical techniques: Vibrational Spectroscopy in the Infrared Region with Fourier Transform (FT-IR), Elementary Analysis (CHNO), Scanning Electron Microscopy (SEM), Isotherms of Nitrogen adsorption/desorption using the BET and BJH mathematical methods, Thermogravimetric Analysis (TGA), Boehm Titration and Zero Load Point (pHPCZ). The CAEPN has a surface area of 1250 m2g-1 with a predominantly mesoporous structure. The adsorption tests were performed by the batch procedure at a temperature of 25 °C. Important parameters that influence the maximum adsorption capacity as amount of adsorbent mass, contact time between adsorbent and adsorbate, solution pH and initial adsorbate concentration were investigated. The maximum adsorption capacity for CAF and 2NF were obtained at pH 7. The equilibrium condition was reached within 30 minutes for both molecules. The amount of adsorbent mass required to obtain the maximum adsorption capacities for CAF and 2NF was 70.0 mg / 20.0 mL. The non-linear equilibrium models Langmuir, Freundlich, Liu were used to describe the mechanism of adsorbent-adsorbate interaction. The Liu model is the one that best fit the experimental data. Based on the Liu model the maximum adsorption capacity (Qmax) was 235.5 mg g-1 for CAF and 255.8 mgg -1 for 2NF. The adsorption kinetics were obtained from the kinetic models of pseudo-first order, pseudo-second order and fractional order of Avrami. The model of fractional order of Avrami was that better describes the kinetics of adsorption for both molecules presenting values closer to the unit R2 and the lowest values for SD. The results obtained show the viability of Annoni Grass application as a precursor material for the production of activated carbon and also show that activated carbon from Annoni Grass (CAEPN) can be used for efficient removal of emerging contaminants such as CAF and 2NF from aqueous solution. Keywords: Activated Carbon; Pyrolysis in a Microwave Oven; Annoni Grass (Eragrostis plana Nees); Removal of Emerging Organic pollutants (Caffeine and 2-Nitrophenol).
Keywords: Engenharia
Carvão Ativado
Capim Annoni (Eragrostis plana Nees)
Engineering
Activated Carbon
Annoni Grass (Eragrostis plana Nees)
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pampa
metadata.dc.publisher.initials: UNIPAMPA
metadata.dc.publisher.department: Campus Alegrete
metadata.dc.publisher.program: Mestrado Acadêmico em Engenharia
Citation: CUNHA, Mariene Rochefort. Intermitência global no escoamento turbulento em um canal fechado estavelmente estratificado: um estudo utilizando simulações de grandes turbilhões. Orientador: Felipe Denardin Costa. 2019. 64p. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Universidade Federal do Pampa, Campus Alegrete, Bagé, 2019.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
URI: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/4143
Issue Date: 22-Feb-2019
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia

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