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Tipo: Dissertação
metadata.dc.title: Desenvolvimento de adsorvente carbonáceo a partir de resíduo de baru para adsorção do Sudan IV em hexano
Autor(es): Barcellos Junior , João Tomaz Silva
Primeiro Orientador: Pavan, Flávio André
1° Membro da banca: Pavan, Flávio André
2° Membro da banca: Crexi, Valéria Terra
3° Membro da banca: Gelesky, Marcos Alexandre
Resumo: O presente estudo aborda a preparação de carvão ativado a partir de resíduos de baru (Dipteryx alata) utilizando pirólise lenta em forno convencional, seguida de ativação química com H₃PO₄, com o intuito de investigar sua capacidade adsortiva na remoção do corante Sudan IV em solvente hexano. O carvão ativado produzido (CABar) foi caracterizado por técnicas analíticas como Análise Elementar (CHNO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Isotermas de Adsorção e Dessorção de N2, Espectroscopia Vibracional na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), Difratometria de raios-X (DRX) e Espectroscopia Raman. Após caracterização, a capacidade adsortiva do CABar foi testada para remoção do corante Sudan IV em solvente n-hexano pelo método em batelada. Modelos cinéticos não lineares de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem foram empregados para estudar a cinética de adsorção. O rendimento (%) mássico do produto da pirólise foi de 40%. O CABar possui uma área superficial específica de 1250 m²/g e uma estrutura composta por microporos e mesoporos. A análise FT-IR revela a presença de grupos químicos presentes no carvão ativado, dentre eles hidroxilas, carbonilas, aromáticos e fosfatos. As análises de RAMAN e DRX confirmam a estrutura grafítica amorfa do material. A MEV revela a presença de cavidades e poros de diferentes tamanhos e formas por toda a extensão do CABar. A cinética de adsorção foi rápida já nos primeiros 5 min de contato, atingindo a condição de equilíbrio em 20 min. O modelo de pseudo-segunda ordem é o que melhor representa a cinética de adsorção, indicando a ocorrência de quimissorção. Modelos de equilíbrio não lineares de Langmuir, Freundlich e Sips foram utilizados para ajustar os dados experimentais e estudar a condição de equilíbrio. A condição de equilíbrio entre adsorvato e adsorvente é melhor representada pelo modelo de Sips, atingindo capacidade máxima de adsorção (Qmax) de 344,114 mg.g–1. Além disso, estudos de dessorção revelaram que o adsorvente manteve sua eficiência ao ser reutilizado em até quatro ciclos de adsorção.
Abstract: The present study addresses the preparation of activated carbon from baru (Dipteryx alata) residues using slow pyrolysis in a conventional furnace, followed by chemical activation with H₃PO₄, aiming to investigate its adsorptive capacity for removing Sudan IV dye in hexane solvent. The activated carbon produced (CABar) was characterized using analytical techniques, such as Elemental Analysis (CHNO), Scanning Electron Microscopy (SEM), N₂ Adsorption-Desorption Isotherms, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), X-ray Diffraction (XRD), and Raman Spectroscopy. After characterization, the adsorptive capacity of CABar was tested for the removal of Sudan IV dye from n-hexane using the batch method. Nonlinear pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetic models were employed to study adsorption kinetics. The mass yield (%) of the pyrolysis product was 40%. CABar had a specific surface area of 1250 m²/g and a structure composed of micropores and mesopores. FTIR analysis revealed the presence of chemical groups in the activated carbon, including hydroxyls, carbonyls, aromatics, and phosphates. Raman and XRD analyses confirm the amorphous graphitic structure of the material. SEM revealed the presence of cavities and pores of different sizes and shapes throughout CABar. Adsorption kinetics were rapid within the first 5 minutes of contact, reaching equilibrium conditions within 20 minutes. The pseudo-second-order model best represents the adsorption kinetics, indicating the occurrence of chemisorption. Nonlinear equilibrium models such as Langmuir, Freundlich, and Sips were used to fit the experimental data and study the equilibrium conditions. The Sips model best represents the equilibrium condition between adsorbate and adsorbent, achieving a maximum adsorption capacity (Qmax) of 344.114 mg·g⁻¹. Additionally, desorption studies revealed that the adsorbent maintained efficiency after being reused for up to four adsorption cycles.
metadata.dc.subject: Dipteryx alata
Pirólise lenta
Corante
Solvente
Cinética de adsorção
Dipteryx alata
Slow pyrolysis
Dye
Solvent
Adsorption kinetics
CNPQ: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
metadata.dc.publisher: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Bagé
Curso: Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais
metadata.dc.identifier.citation: BARCELLOS JUNIOR, João Tomaz Silva. Desenvolvimento de adsorvente carbonáceo a partir de resíduo de baru para adsorção do Sudan IV em hexano. 2024. 70f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal do Pampa, Campus Bagé, Bagé, 2024.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
metadata.dc.identifier.uri: https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/10059
metadata.dc.date.issued: 9-Dec-2024
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