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Título: Adsorção dos íons metálicos Cu2+ e Mn2+ em sistema bicomponente utilizando carvão ativado preparado a partir de sabugo de milho como adsorvente.
Autor: Campos, Natália Ferreira
Endereco Lattes do autor: http://lattes.cnpq.br/7441229690485153
Orientador: Moraes, Alex Souza
Endereco Lattes do orientador : http://lattes.cnpq.br/0440163845324480
Co-orientador : Duarte, Marta Maria Menezes Bezerra
Endereço Lattes do Co-orientador : http://lattes.cnpq.br/2069994676017059
Palavras-chave: Resíduos industriais;Metais pesados;Adsorção;Carvão ativado
Data do documento: 20-Mai-2022
Citação: CAMPOS, Natália Ferreira. Adsorção dos íons metálicos Cu2+ e Mn2+ em sistema bicomponente utilizando carvão ativado preparado a partir de sabugo de milho como adsorvente. 2022. 42 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Química) - Departamento de Química, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife, 2022.
Abstract: Heavy metals are used in several areas, especially in the pulp and paper industry, since their effluents contain high levels of copper and manganese, which can cause harmful effects on living systems due to their toxic nature, non-biodegradable and accumulate in organisms. This problem has led several research groups to seek treatment alternatives. Adsorption using activated carbon prepared from agro-industrial residues has been presented as an alternative for the treatment of effluents containing heavy metals. In view of the above, this work proposes the use of activated carbon prepared from corn cob as an adsorbent for the removal of Cu2+ and Mn2+ metallic ions in mono and bicomponent systems. Corn cob activated carbon was chemically activated with H3PO4. The characterization of corn cob and activated carbon was carried out by Fourier transform infrared spectroscopy, Boehm titration and determination of the pH of the zero charge point. The influence of the initial pH of the solution on the adsorptive process was studied in order to determine the pH used in further studies. Based on the results obtained, kinetic and adsorption equilibrium studies were carried out for the mono and bicomponent systems. The characterization indicated that the activation promoted an increase of carboxylic groups on the surface of the adsorbent, reduction of the pHZCP value from 4.7 in the corn cob to 3.0 in the activated carbon, increasing the pH range of the solution in which the surface of the coal becomes negatively charged, which favored the adsorption of Cu2+ and Mn2+ ions. In the study of the effect of the initial pH of the solution in a single-component system, pH 4 and 6 showed better results for Cu2+ and Mn2+ ions, respectively, whereas in the bicomponent system it was pH 4. The model that best represented the experimental data of the kinetic evolution was the pseudo-second order for monocomponent systems and for Cu2+ in the bicomponent system, while for Mn2+ it was the pseudo-first order model. In the adsorption equilibrium, it was found that the model that best fitted the experimental data was Sips for Cu2+ and Langmuir for Mn2+ in a monocomponent system. The experimental adsorptive capacity was 0.39 mmol•g-1 for Cu2+ and 0.22 mmol•g-1 for Mn2+. Regarding the bicomponent system, the antagonistic effect of the presence of Cu2+ for the adsorption of Mn2+ was verified, and the model that best described the process was the extended Langmuir process, as it indicated the highest affinity of Cu2+ with activated carbon. The results of this work demonstrate the technical potential of activated carbon prepared from corn cob for the adsorption of Cu2+ and Mn2+ ions in mono and bicomponent systems.
Resumo: Os metais pesados são utilizados em diversas áreas, com destaque para a indústria de papel e celulose, uma vez que seus efluentes contem altos teores de cobre e manganês que podem causar efeitos nocivos sobre os sistemas vivos devido a sua natureza tóxica, não serem biodegradáveis e acumulam-se nos organismos. Tal problema tem levado diversos grupos de pesquisa a buscarem alternativas de tratamento. A adsorção utilizando carvão ativado preparado a partir resíduos agroindustriais vem se apresentando como uma alternativa para o tratamento de efluentes contendo metais pesados. Diante do exposto, este trabalho propõe a utilização de carvão ativado preparado a partir de sabugo de milho como adsorvente para remoção dos íons metálicos Cu2+ e Mn2+ em sistemas mono e bicomponente. O carvão ativado do sabugo de milho foi ativado quimicamente com H3PO4. A caracterização do sabugo de milho e do carvão ativado foi realizada por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier, titulação de Boehm e determinação do pH do ponto de carga zero. A influência do pH inicial da solução no processo adsortivo foi estudada visando determinar o pH utilizado nos estudos posteriores. Com base nos resultados obtidos foram realizados estudos cinéticos e de equilíbrio de adsorção para os sistemas mono e bicomponente. A caracterização indicou que a ativação promoveu um aumento de grupos carboxílicos na superfície do adsorvente, redução do valor do pHPCZ de 4,7 do sabugo de milho para 3,0 o carvão ativado, aumentando a faixa de pH da solução em que a superfície do carvão fica carregada negativamente o que favoreceu a adsorção dos íons Cu2+ e Mn2+. No estudo do efeito do pH inicial da solução em sistema monocomponente, os pH 4 e 6 apresentaram melhores resultados para os íons Cu2+ e Mn2+, respectivamente, já no sistema bicomponente foi pH 4. O modelo que melhor representou os dados experimentais da evolução cinética foi o de pseudo-segunda ordem para os sistemas monocomponente e para o Cu2+ no sistema bicomponente, enquanto que para o Mn2+ foi o modelo de pseudo-primeira ordem. No equilíbrio de adsorção, foi verificado que o modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o de Sips para o Cu2+ e Langmuir para o Mn2+ em sistema monocomponente. A capacidade adsortiva experimental foi de 0,39 mmol•g-1 para Cu2+ e de 0,22 mmol•g-1 para Mn2+. Com relação ao sistema bicomponente, foi verificado o efeito antagônico da presença de Cu2+ para adsorção de Mn2+, sendo o modelo que melhor descreveu o processo o de Langmuir estendido, pois indicou a maior afinidade do Cu2+ com o carvão ativado. Os resultados deste trabalho demonstram o potencial técnico do carvão ativado preparado a partir do sabugo de milho para a adsorção dos íons Cu2+ e Mn2+ em sistemas mono e bicomponente.
URI: https://repository.ufrpe.br/handle/123456789/5228
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