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Título: Remoção de corantes têxteis utilizando adsorventes nanoporosos
Título em inglês: Removal textile dyes using adsorbentes nanoporous
Autor(es): Aguiar, José Euranio de
Orientador(es): Silva Júnior, Ivanildo José da
Coorientador(es): Azevedo, Diana Cristina Silva de
Palavras-chave: Engenharia química
Poluentes
Resíduos perigosos
Adsorção
Data do documento: 11-Jul-2012
Citação: AGUIAR, J. E. de. Remoção de corantes têxteis utilizando adsorventes nanoporosos. 2012. 126 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012.
Resumo: Os corantes sintéticos são um dos poluentes mais comuns e frequentemente encontrados na indústria têxtil. A destinação de esgoto contendo corantes para corpos de água é extremamente importante do ponto de vista ambiental, já que mesmo em baixas concentrações os corantes podem ser altamente tóxicos para sistemas aquáticos. A elevada toxicidade é um dos grandes problemas de águas residuais contendo corantes. Este estudo examinou como adsorventes nanoporosos três materiais sendo um Hidróxido Duplo Lamelar (HDL – Mg/Al), uma argila pilarizada (Al-PILC) e um carbono ativado comercial (GAC-Norit 1240) avaliando seus comportamentos na remoção dos corantes Reativo Preto 5 (RP5), Azul de Metileno (AM) e Ácido Azul 25 (AA25). Os materiais baseados em argilas naturais e sintetizadas em laboratório, assim como o carbono ativado, foram caracterizados por difração de raios X, BET e FTIR, a fim de se obter informação sobre suas caracteristicas estruturais e texturais. Experimentos em batelada utilizando um sistema de tanques agitados foram realizados para averiguar o efeito do pH do meio, da concentração inicial de corante, do tempo de contato e da força iônica do meio na adsorção dos corantes. Para o sistema de tanques agitados foram utilizados um agitador rotatório orbital e tubos de acrílico contendo 20 mL de soluções de corantes em contato com 0,015 g dos adsorventes. As concentrações de equilíbrio de cada corante foram determinadas em espectrofotômetro UV/Vis. A fim de descrever o comportamento das isotermas de adsorção, os dados de equilíbrio foram correlacionados com o modelo de Langmuir (L). A contribuição dos parâmetros de transferência de massa na cinética de adsorção dos corantes RP5, AA25 e AM em carbono ativado também foi investigada. Estes dados fundamentais forneceram uma melhor compreensão dos mecanismos de transferência de massa e dinâmica difusional do sistema. O comportamento do pH e da força iônica do meio foi de suma importância para o entendimento dos processos de adsorção nos respectivos materiais para cada corante analisado. O pH das soluções aquosas foi bastante diferenciado, o qual foi dependente das caracterísitcas aniônicas e catiônicas dos materiais e dos corantes. De acordo com a análise estatística, o modelo de Langmuir foi adequado para representar os dados de adsorção dos corantes comprovado pela combinação das constantes de ligação do modelo, evidenciando uma forte interação adsorvente-adsorbato. Pode-se notar que as cinéticas de adsorção de corantes seguem um comportamento semelhante, com uma queda brusca da concentração inicial de corante no sobrenadante nos primeiros momentos de contato, atingindo o equilíbrio em aproximadamente 60 minutos, do que se pode inferir uma difusão molecular intrapartícula. As quantidades adsorvidas dos três materiais indicaram um melhor desempenho obtido para o carbono ativado.
Abstract: Synthetic dyes are one of the most common pollutants and often found in the textile industry. The disposal of wastewater containing dyes on water bodies is extremely important from an environmental standpoint, since the dyes even at low concentrations can be highly toxic to aquatic systems. The high stability and toxicity are the major problem in the treatment of wastewater containing dyes. This study examined three nanoporous adsorbents materials: a lamellar double hydroxide (LDH-Mg/Al), pillared clay (Al-PILC) and a commercial activated carbon (Norit GAC-1240), assessing hair performance in the removal of dyes Reactive Black 5 (RB5), Methylene Blue (MB) and Acid Blue 25 (AB25) used in the textile industry. The materials based on natural clays synthesized in the laboratory, and activated carbons were characterized by XRD, BET and FTIR, in order to obtain information about their structural and textural characteristics. Experiments using a batch stirred tank system were performed to investigate the effect of pH, the initial concentration of dye, contact time and ionic strength through adsorption of the dyes. For the system of stirred tanks a rotary shaker and acrylic tubes were used containing 20 mL of dye solutions in contact with 0.015 g of adsorbent. The equilibrium concentration of each dye was determined with a spectrophotometer UV/Vis. In order to describe the behavior of adsorption isotherms, the equilibrium data were correlated with the Langmuir model (L). The contribution of mass transfer parameters on the kinetics of adsorption of dyes RP5, AB25 and MB on activated carbon was also investigated. These data provide a basic understanding of mechanisms of mass transfer and dynamic diffusional system. The behavior of pH and ionic strength of the medium was very important for understanding of adsorption processes in the respective materials for each dye examined. The pH of the aqueous solutions was greatly different, which was dependent on characteristics anionic and cationic materials and colorants. According to statistical analysis, the Langmuir model was adequate to represent the data of adsorption of dyes shown. It may be noted that the kinetics of adsorption of dyes follow a similar behavior, with a sharp drop of the dye initial concentration in the supernatant in the first moments of contact, reaching the equilibrium in approximately 100 minutes. The adsorbed amounts of the three materials showed a revealed better performance obtained for activated carbon.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/5048
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