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Tipo: Dissertação
Fecha de publicación : 12-sep-2024
Autor(es): SILVA, João Paulo Sousa da
Primer Orientador: CARVALHO, Samira Maria Leão de
Primer Coorientador: VIEIRA, Melissa Gurgel Adeodato
Título : 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.)
Otros títulos : Single-component and binary adsorption of non-steroidal anti-inflammatories (Ibuprofen and Diclofenac) from the aqueous medium by activated carbon from Brazil nut residues (Bertholletia xxcelsa H.B.K.)
metadata.dc.description.sponsorship: 
Citación : SILVA, João Paulo Sousa da. 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.). Orientadora: Profa. Dra. Samira Maria Leão de Carvalho. 2024. 148 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2024. Disponível em:https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/17328 . Acesso em:.
Resumen: 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.
Resumen : Emerging contaminants (ECs) present in low concentrations have caused damage to water bodies. This study investigated the single-component and binary adsorption of sodium ibuprofen (IBU) and diclofenac (DIC) using activated carbon (AC) produced from Brazil nut shells. The single-component adsorption process of IBU and DIC by AC was denoted as (AC_IBU and AC_DIC), and the binary adsorption process was denoted as (AC_IBU+DIC). The AC was synthesized by chemical activation using phosphoric acid (H3PO4) as the activating agent. The AC was characterized through physical, chemical, and textural analyses, including moisture content, ash content, yield, Thermogravimetric Analysis/Differential Thermal Analysis (TGA/DTA), X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Scanning Electron Microscopy/Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM/EDS), surface pH, point of zero charge (pHPZC), Boehm titration, and nitrogen (N2) adsorption/desorption at 77 K. The AC presented moisture and ash contents of 8.62% and 4.2%, respectively. The XRD analysis confirmed the amorphous nature of the AC, while FT-IR, surface pH, and pHPZC analyses indicated its acidic nature. The specific surface area (SBET) of the AC was 1,383.624 m².g-1 , with a predominance of micropores (VMIC=77.88%). From the analysis of the Central Composite Rotational Design (CCRD), the experimental conditions for the kinetic and equilibrium adsorption tests were defined for single-component adsorption: (i) IBU (pH = 6.1; initial adsorbate concentration, C0 = 50 mg.L-1 ; adsorbent dosage, DA = 0.5 g.L-1 ) and (ii) DIC (pH = 5.5; C0 = 50 mg.L-1 ; DA = 0.5 g.L-1 ). In the single-component adsorption kinetics study, the pseudofirst-order (PFO) and pseudo-second-order (PSO) models resulted in the best fits to the experimental data for the AC_IBU and AC_DIC adsorption processes, respectively, and external mass transfer was the rate-controlling step of the processes. In the singlecomponent adsorption equilibrium study, the Langmuir, Freundlich, Sips, DubininRadushkevich, and Redlich-Peterson isotherms were investigated. The Sips and Freundlich models showed the best correlations for AC_IBU and AC_DIC, respectively. The thermodynamic parameters calculated from the adsorption isotherms showed that the AC_IBU and AC_DIC processes are spontaneous, favorable, and exothermic. The CCRD, the experimental conditions for the binary adsorption kinetics and equilibrium tests were defined: (i) AC_IBU+DIC (C0IBU = 50 mg.L -1 ; C0DIC = 50 mg.L-1 ; DA= 0.5 g.L-1 ). Binary adsorption indicated, through the calculation of the separation factor parameter, that the adsorption preference order by the adsorbent is IBU > DIC, and the interaction between the adsorbates was antagonistic. In the binary adsorption process, the PSO model was well fitted to the experimental kinetics data of IBU and DIC; the intraparticle diffusion (IPD) kinetic models and the Boyd equation were correlated with the experimental data, and external mass transfer was the rate-controlling step of the adsorption processes. The isotherms of binary adsorption (AC_IBU+DIC) at different temperatures (26 ºC, 45 ºC, and 55 ºC) showed inflection points, and after these inflection points, there was an increase in the adsorption capacity values of AC (qe). The qe values of binary adsorption (AC_IBU+DIC) were lower than the qe values of the singlecomponent adsorption processes of the adsorbates IBU and DIC. The reduction percentages of the qe values were approximately 35% to 48% for IBU and about 52% to 53% for DIC.
Palabras clave : Remoção
Farmacos
Carvão Ativado
Resíduo agroindustrial.
Activated carbon
Agro-industrial residue.
metadata.dc.subject.areadeconcentracao: DESENVOLVIMENTO DE PROCESSOS
metadata.dc.subject.linhadepesquisa: ENGENHARIA DE PROCESSOS ORGÂNICOS
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
País: Brasil
Editorial : Universidade Federal do Pará
Sigla da Instituição: UFPA
Instituto: Instituto de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.source.uri: Disponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br
Aparece en las colecciones: Dissertações em Engenharia Química (Mestrado) - PPGEQ/ITEC

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