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Title in Portuguese: Remoção de corantes azos aniônicos por adsorção em sílica gel funcionalizada com 3-Aminopropiltrietoxisilano
Title: Removal of anionic dyes by adsorption on silica gel functionalized with 3-Aminopropyltriethoxysilane
Author: Lessa, Raquel Studart de Farias
Advisor(s): Stefanutti, Ronaldo
Co-advisor(s): Buarque, Hugo Leonardo de Brito
Keywords: Saneamento
Adsorção
Sílica-Gel
3-aminopropyltriethoxysilane
Adsorption
Azo dyes
Issue Date: 26-Mar-2018
Citation: LESSA, R. S. de F. Remoção de corantes azos aniônicos por adsorção em sílica gel funcionalizada com 3-Aminopropiltrietoxisilano. 2018. 152 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil)-Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: Este estudo investiga o uso potencial de uma sílica gel modificada com o silanizante 3- aminopropiltrietoxisilano como adsorvente para a remoção e possível recuperação dos corantes: amaranto, ponceau 4r, vermelho ácido 17 e azul de hidroxinaftol, a partir de soluções aquosas sintéticas e efluentes industriais aquosos. Estes corantes são azos aniônicos com a mesma estrutura molecular cromófora. Inicialmente, foram validados e desenvolvidos métodos espectrofotométricos de absorção molecular na região do visível, confiáveis e de baixo custo, para quantificação dos corantes azos em meio aquoso, oriundos de ensaios adsortivos. Tampões e sequestrantes de cátions foram usados como soluções estabilizadoras nos métodos. Eles foram validados para concentrações dos analitos (corantes) na faixa de 5 a 60 mg.L-1. Uma sílica gel cromatográfica comercial foi modificada com o silanizante seguindo procedimento da literatura. Espectros de infravermelho médio foram determinados para confirmação da modificação da sílica gel. Também foram determinados e avaliados o efeito do pH, do tempo de contato e da temperatura para o adsorvente preparado com cada um dos quatro corantes. Os testes de remoção adsortiva dos corantes (cinética e equilíbrio) foram realizados em ensaios monocomponentes em fase aquosa e em batelada. As curvas cinéticas de adsorção obtidas foram ajustadas a modelos de pseudoprimeira e pseudosegunda ordem. As isotermas de equilíbrio determinadas também foram ajustadas, utilizando-se os modelos de Langmuir e de Freundlich. As diferenças de comportamento da adsorção dos quatro corantes com a sílica gel funcionalizada também foram avaliadas, verificando-se a influência dos grupos auxocromos, que diferenciam esses corantes, no processo adsortivo. Além disso, a dessorção dos corantes foi estudada com as soluções de NaOH, KOH, Na2CO3 na concentração de 0,025 mol.L-1 e NaHCO3 de 0,1 mol L-1. Ainda, para verificar a eficiência do adsorvente em casos reais, foram coletadas duas amostras de efluentes industriais: uma de indústria têxtil e outra de indústria de alimentos, as quais utilizam corantes azos em seus processos produtivos. Os métodos desenvolvidos e validados se mostraram eficientes na quantificação dos corantes. O pH ácido foi o mais favorável para a adsorção dos corantes avaliados na sílica aminofuncionalizada. Uma maior capacidade de adsorção foi obtida a 25 °C. Os melhores modelos obtidos foram os modelos de pseudosegunda ordem e de Langmuir para cinética e equilíbrio, respectivamente. O tempo para atingir o equilíbrio foi em torno de 6 horas para todos os corantes. De acordo com o modelo de Langmuir, a capacidade máxima de adsorção dos corantes no adsorvente avaliado obedece as seguinte ordem: AR17<P4R<AR27<AHN, que mostra que o processo de adsorção é uma alternativa promissora para a remoção de corantes azos em meio aquoso. O corante que mais adsorveu foi o azul de hidroxinaftol muito provavelmente por possuir um grupo auxocromo a mais do que os outros corantes. As soluções de NaOH e KOH foram os melhores agentes de dessorção para remover os corantes adsorvidos na temperatura de 60 °C. A sílica modificada conseguiu remover eficientemente cor de efluentes industriais reais, obtendo remoções de cor, em média, de 81 % e 54 % para águas residuárias de indústria têxtil e de alimentos, respectivamente.
Abstract: This study investigates the potential use of a silica gel modified with the silanizing 3- aminopropyltriethoxysilane as an adsorbent for the removal and possible recovery of the dyes: amaranth, ponceau 4r, acid red 17 and hydroxynaphtol blue, from aqueous solutions synthetic and aqueous industrial effluents. These dyes are anionic chromophore molecular structure. Initially, methods were validated and developed molecular absorption spectrophotometric in the region of the visible, reliable and low cost, for quantification of the azo dyes in aqueous medium, from adsorptive assays. Earplugs and cation sequestrants were used as stabilizing solutions in the methods. They went validated for concentrations of analytes (dyes) in the range of 5 to 60 mg.L-1. A silica gel was modified with the silanizing agent following the procedure of literature. Mean infrared spectra were determined to confirm the modification of the silica gel. The effect of pH, time and the temperature for the adsorbent prepared with each of the four dyes. The adsorptive removal of the dyes (kinetics and equilibrium) were performed in aqueous and batch phase monocomponents. The adsorption kinetic curves obtained were adjusted to pseudopress and pseudase 2 orders. The isotherms of determined were also adjusted using the Langmuir Freundlich. The differences in adsorption behavior of the four dyes with silica gel functionalized were also evaluated, being verified the influence of the auxochromic groups, which differentiate these dyes, in the adsorptive process. In addition, desorption of the dyes was studied with solutions of NaOH, KOH, Na2CO3 in the concentration of 0.025 mol.L-1 and NaHCO 3 of 0.1 mol L-1. In order to verify the efficiency of the adsorbent in real cases, Two samples of industrial effluents were collected: one from the textile industry and another from the foods, which use azide dyes in their production processes. The methods developed and validated were efficient in the quantification of dyes. The acidic pH was the most favorable for the adsorption of the dyes evaluated on the aminofunctionalized silica. An higher adsorption capacity was obtained at 25 ° C. The best models obtained were the pseudomain order and Langmuir models for kinetics and equilibrium, respectively. The time to reach equilibrium was around 6 hours for all dyes. According the Langmuir model, the maximum adsorption capacity of the dyes in the evaluated adsorbent obeys the following order: AR17 <P4R <AR27 <AHN, which shows that the adsorption process is a promising alternative for the removal of azo dyes in aqueous media. The dye that The most adsorbed was hydroxynaphtol blue most likely to have a auxochrome more than the other dyes. The solutions of NaOH and KOH were the best desorption agents to remove the adsorbed dyes at a temperature of 60øC. Silica was able to efficiently remove color from actual industrial effluents, obtaining average removals of 81% and 54% for wastewater from the textile and respectively.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/34464
metadata.dc.type: Tese
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