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O uso de subprodutos agroindustriais para remoção de contaminantes através do processo de adsorção tem sido uma alternativa sustentável devido sua origem renovável, abundância, baixo custo e eficiência comparada ao carvão comercial. Nesse sentido, o presente estudo objetivou investigar a utilização do bioadsorvente derivado da casca do fruto da Pachira aquática para remoção de íons metálicos em solução aquosa. O bioadsorvente foi produzido através da carbonização das cascas da biomassa a 450°C, e caracterizado através da análise imediata, DRX, MEV, potencial de carga zero, potencial zeta, termogravimetria e titulação de Boehm. O planejamento fatorial completo com pontos centrais foi aplicado para otimizar os ensaios de adsorção e verificar a influência da concentração de íons metálicos Ni2+ e Cd2+, massa de adsorvente e temperatura na capacidade de remoção de tais íons. Os ensaios de adsorção foram desenvolvidos por meio de sistemas em batelada e em coluna de leito fixo. Os ensaios de cinética indicaram a ocorrência quimissorção, sendo o modelo de pseudo segunda ordem o que melhor se ajustou aos dados experimentais. O equilíbrio do processo foi atingido em 300 min com remoção de 81% e 96% para Ni2+ e Cd2+, respectivamente. Os ensaios isotérmicos demonstraram que o modelo que melhor descreveu o processo foi o de Langmuir, também sugerindo a ocorrência de quimissorção, e que o aumento da concentração de adsorbato aumentou a quantidade de íons removido pelo CPA. O estudo da termodinâmica de adsorção mostrou que o sistema, para ambos os íons, é endotérmico, uma vez que os valores de ΔH foram positivos, e que as condições de adsorção são não espontâneas, indicadas pelos resultados de ΔG positivo. Além disso, os resultados de ΔH >20 kJ/mol para ambos os íons confirmaram que o processo ocorrido foi o de quimissorção. As curvas de ruptura mostraram que a uma vazão de 3 mL/min e altura de leito de 12 cm obteve-se resultados maiores de remoção. A capacidade de adsorção dos metais na coluna de leito fixo foi maior para o Cd2+ do que Ni2+. Foi observado que para a concentração do adsorbato de 100 mg/L o tempo de ruptura foi atingido muito rápido, porém diminuindo a concentração para 45 mg/L esse tempo foi aumentado em cerca de 6x. O bioadsorvente produzido a partir da casca do fruto da Pachira aquática tem potencial de remoção de metais em efluentes industriais, proporcionando valorização de um subproduto florestal de forma sustentável através de sua aplicação em sistemas de tratamento de efluentes. The use of agro-industrial products to remove contaminants through the adsorption process has been a sustainable alternative due to its renewable origin, abundance, low cost and efficiency compared to commercial coal. In this sense, the present study aimed to investigate the use of a bioadsorbent derived from the fruit peel of aquatic Pachira for the removal of metallic ions in aqueous solution. The bioadsorbent was produced by carbonization of the biomass husks at 450 °C, and characterized through immediate analysis, XRD, SEM, the zero charge potential, zeta potential, thermogravimetry and Boehm titration. The full factorial design with central points was applied to optimize the adsorption tests and verify the influence of the concentration of Ni2+ and Cd2+ metallic ions, adsorbent mass and temperature on the removal capacity of such ions. The adsorption tests were developed using batch and fixed bed column systems. The kinetic tests indicated the occurrence of chemisorption, and the pseudo second order model was the one that best fit the experimental data. Process equilibrium was reached within 300 min with 81% and 96% removal for Ni2+ and Cd2+, respectively. The isothermal tests showed that the model that best described the process was the Langmuir model, also suggesting the occurrence of chemisorption, and that increasing the concentration of adsorbate increased the number of ions removed by CPA. The study of adsorption thermodynamics showed that the system, for both ions, is endothermic, since the ΔH values were positive, and that the adsorption conditions are non-spontaneous, indicated by the positive ΔG results. Furthermore, the results of ΔH >20 kJ/mol for both ions confirmed that the process occurred was that of chemisorption. The rupture curves showed that at a flow rate of 3 mL/min and bed height of 12 cm there were better removal results. The adsorption capacity of metals in the fixed bed column was greater for Cd2+ than Ni2+. It was observed that for adsorbate concentration of 100 mg/L, the break-up time was reached very quickly, however, by decreasing the concentration to 45 mg/L, this time was increased by about 6x. The bioadsorbent produced from the fruit peel of the Pachira aquática has the potential to remove metals in industrial effluents, providing sustainable valorization of a forest by-product through its application in effluent treatment systems.

Petróleo Brasileiro S.A. A água produzida de petróleo é um efluente industrial com composição bastante complexa e seu descarte indevido gera danos ao meio ambiente. Um dos métodos de tratamento da água produzida é a adsorção, no entanto, o uso do carvão ativado comercial como adsorvente, em escala industrial, torna o processo oneroso. Uma alternativa para a substituição do carvão ativado comercial é a utilização bioadsorventes, que vem ganhando ênfase nas últimas décadas, apresentam alta performance e um baixo custo de produção. O Nordeste é o maior produtor de castanha de caju no Brasil, logo o beneficiamento do caju (Anarcadium accidentale L) gera bastante resíduo lignocelulósico, a casca da castanha de caju, que pode ser reutilizado como bioadsorvente. O objetivo deste trabalho é desenvolver um bioadsorvente eficiente e de baixo custo, reutilizando o carvão da casca da castanha de caju (Anarcadium acidentale L) para a remoção de íons metálicos (Cu2+, Pb2+ e Cr3+) e teor de óleo e graxas (TOG). O bioadsorvente foi pré tratado com NaOH e caracterizado por microscopia eletrônica de varredura (MEV), Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), o ponto de carga zero (pHpcz) e a titulação de Boehm. Os ensaios de adsorção envolveram experimentos de cinética e equilíbrio de adsorção, em sistema de batelada, utilizando soluções iônicas mono e multielementares, e em coluna de leito fixo para a solução metálica multielementar e solução semi sintética de TOG. Os resultados de caracterização obtidos revelaram a presença de grupos hidroxilas, carboxilas e carbonilas, assim como uma estrutura irregular e heterogênea, que são características favoráveis para o processo de adsorção. Os modelos cinéticos das soluções multielementares mostraram que ocorreu processo de quimissorção, assim como os modelos de isoterma que melhor se ajustaram aos dados experimentais foram de Langmuir para o Cu2+, e Redclih-Peterson para o Pb2+ e Cr3+. As curvas de ruptura dos íons metálicos mostraram que na vazão de 7 mL/min e uma altura de leito de 5 cm, o tempo de rutura para o Cu2+ e Pb2+ foi de 10,70 min e para o Cr3+ foi de 8,56 min. As capacidades de adsorção dos metais na coluna de leito fixo obteve a seguinte ordem Pb2+ < Cr3+ < Cu2+, sendo menor que aquela obtida no sistema em batelada. A dessorção dos ions metálicos, retidos na coluna, foi suficiente usando HCl 1,0 mol/L como eluente. Os ensaios de regeneração da coluna mostraram que o bioadsorvente pode ser utilizado por dois ciclos, seguindo os parâmetros estudados. O ponto de ruptura para TOG foi em aproximadamente 25 min e a saturação do leito não foi atingida no tempo de 171,34 min, a capacidade de adsorção no tempo de operação da coluna de 171 min foi de 4,85 mg/g. Concluise que o bioabsorvente produzido a partir da casca da castanha de caju tem alto potencial de remoção de metais e TOG, além de ser um produto abundante na natureza, é renovável e biodegradável e seu reaproveitamento contribui para a redução da poluição ambiental, a produção de resíduo e melhora a economia circular local através da valorização do subproduto. Produced water is an industrial effluent with a very complex composition and that its improper disposal generates damage to the environment. One of the methods of treatment of produced water is adsorption, however, the use of commercial activated carbon as adsorbent, in an industrial scale, makes the process costly. An alternative for the substitution of commercial activated carbon is the use of biomass to produce bioadsorbents, which has been gaining emphasis in the last decades, have high performance and a low production cost. The Northeast is the largest producer of cashew nuts in Brazil, so the processing of cashew (Anarcadium accidentale L) generates a lot of lignocellulosic residue, the cashew nut shell, which can be reused as a bioabsorbent. The objective of this work is to develop an efficient and low cost bioadsorber, reusing the charcoal from the cashew nut shell (Anarcadium acidentale L) to remove metal ions (Cu2+ , Pb2+ and Cr3+) and oil and grease content (TOG). The bio-absorbent was pre-treated with NaOH and characterized by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), the zero charge point (pHpcz) and the Boehm titration. The adsorption tests involved experiments of kinetics and adsorption balance, in a batch system, using mono and multi-element ionic solutions, and in a fixed bed column for the multi-element metallic solution and semi-synthetic TOG solution. The characterization results obtained revealed the presence of hydroxyl, carboxyl and carbonyl groups, as well as an irregular and heterogeneous structure, which are favorable properties for the adsorption process. The kinetic models showed that the chemisorption process occurred, as well as the isotherm models that best fit the experimental data were Langmuir (Cu2+) and Redlich Peterson (Pb2+ and Cr3+). The rupture curves of the metal ions showed that at a flow rate of 7 mL / min and a bed height of 5 cm, the break time for Cu2+ and Pb2+ was 10.70 min and for Cr3+ was 8.56 min. The adsorption capacities of the metals in the fixed bed column obtained the following order, Pb2+ < Cr3+ < Cu2+ being less than that obtained in the batch system. The desorption of the metal ions, retained in the column, was sufficient using 1.0 mol / L HCl as eluent. The column regeneration tests showed that the bioadsorber can be used for two cycles, following the studied parameters. The breaking point for TOG was approximately 25 min and the bed saturation was not reached in 171.34 min, the adsorption capacity in the 171 min column operating time was 4.85 mg / g. It is concluded that the bioabsorbent produced from the cashew nut shell has a high potential for removing metals and TOG, besides being an abundant product in nature, it is renewable and biodegradable and its reuse contributes to the reduction of environmental pollution, the waste production and improves the local circular economy by enhancing the by-product.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T14:09:38Z No. of bitstreams: 1 Erika Lorena de Oliveira Carvalho Ribeiro_BDTD.pdf: 2267645 bytes, checksum: 48bf807431dc8e13e1bfeeceef6fa6d8 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T14:09:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Erika Lorena de Oliveira Carvalho Ribeiro_BDTD.pdf: 2267645 bytes, checksum: 48bf807431dc8e13e1bfeeceef6fa6d8 (MD5) Previous issue date: 2019-09-05 The vehicle washing activity generates large volumes of effluent containing mostly oils and greases, MBAS and solids. The usual treatment system generates system purge effluents from filter backwashing, which makes it costly. Adsorption is an alternative to minimize these costs. Compounds that have aluminum silicate in their composition, such as perlite, are generally good adsorbents. Perlite is a very porous, low cost, easy to obtain, thermally and chemically inert aluminosilicate, with sustainable mining and transportation. This mineral becomes a residue after being removed from cryogenic tanks. The objective of this work was to reuse the perlite as adsorbent in the adsorption process as an alternative for the treatment of vehicle wash effluents. The methodology of the work consisted in the characterization of the adsorbent by the methods BET, Thermogravimetry; in the preparation of synthetic effluent by means of motor oil, hydrochloric acid, NaCl and detergent; and in the realization of a finite bath according to ASTM D 3860/98, where different masses of perlite were placed in contact with the synthetic effluent of known concentration. To evaluate the final concentration of the oil in the synthetic effluent, a calibration curve was made and finally the final concentration spectrophotometer reading. Thus it was possible to obtain the parameters of the experimental model. Frendluich's model best fit the experimental data. Based on the equation of this model, the amount of perlite to be used to meet the requirements of the wash water treatment process has been estimated for a company that performs 80 vehicle washes per day. The amount of perlite to be used to treat about 21 m³ / day will be approximately 319 kg perlite per day. According to the results obtained in the BET method, it was possible to estimate the surface area of the perlite at 2.47m².g-1, its pore size at 776.36 Å and pore volume at 1.892.10-3 cm³.g-1. , with the adsorption rate being 0,06459g.g-1. By the thermogravimetry method it was possible to estimate the thermal decomposition phases of the perlite at 90 ° C to 190 ° C due to water loss and at 310 ° C to 355 ° C due to phase transformation of any of the elements of perlite or dehydroxylation. structures. A atividade de lavagem de veículos é geradora de grandes volumes de efluente contendo em sua maioria óleos e graxas, MBAS e sólidos. O sistema de tratamento usual gera efluentes de purga do sistema, da retrolavagem dos filtros, o que o torna oneroso. A adsorção surge como uma alternativa para minimizar esses custos. Compostos que possuem em sua composição silicato de alumínio, como a perlita, em geral, são bons adsorventes. A perlita é um aluminossilicato muito poroso, de baixo custo e fácil de obter, térmica e quimicamente inerte, com mineração e transporte realizados de forma sustentável. Esse mineral torna-se um resíduo após ser removida de tanques criogênicos. O objetivo deste trabalho foi reutilizar a perlita como adsorvente no processo de adsorção como uma alternativa para o tratamento de efluentes de lavagem de veículos. A metodologia do trabalho consistiu na caracterização do adsorvente pelos métodos BET, Termogravimetria; na elaboração do efluente sintético por meio de óleo de motor, ácido clorídrico, NaCl e detergente; e na realização de banho finito de acordo com a Norma ASTM D 3860/98, onde diferentes massas da perlita forma colocadas em contato com o efluente sintético de concentração conhecida. Para avaliar a concentração final do óleo no efluente sintético, foi realizada a confecção de uma curva de calibração e por fim a leitura no espectrofotômetro das concentrações finais. Dessa forma foi possível obter os parâmetros do modelo experimental. O modelo de Frendluich foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais. Com base na equação deste modelo, a quantidade de perlita a ser utilizada para atender aos requisitos do processo de tratamento de água de lavagem foi estimada para uma empresa que realiza 80 lavagens de veículos por dia. A quantidade de perlita a ser usada para tratar cerca de 21 m³ por dia será de aproximadamente 319 kg perlita por dia. De acordo com os resultados obtidos no método BET, foi possível estimar a à area superficial da perlita em 2,47m².g-1, seu tamanho de poro em 776,36 Å e volume de poros em 1,892.10-3 cm³.g-1, sendo a taxa de adsorção de 0,06459 g.g-1 . Pelo método da termogravimetria foi possível estimar as fases de descomposição térmica da perlita em 90°C a 190°C devido a perda de água e em 310°C a 355°C devido a transformação de fase de algum dos elementos da perlita ou deshidroxilação de estruturas.