Adsorção de amina aromática em negro de fumo

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bibo.pageEnd73
dc.contributor.advisor1Profeti, Demetrius
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000345653331
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5030262115789096
dc.contributor.authorRodrigues, Layza
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-2999-5377
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8836000296144436
dc.contributor.referee1Costa, Ariany Binda Silva
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-7320-3317
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9518055204202962
dc.contributor.referee2Passos, Renato Ribeiro
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/000000017730748X
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/3882320619443256
dc.date.accessioned2024-05-30T00:50:16Z
dc.date.available2024-05-30T00:50:16Z
dc.date.issued2021-08-27
dc.description.abstractAromatic amines, such as ortho tolidine (o-tolidine), are used as raw material for dye synthesis and are also used as reagent for analyzing residual chlorine level within treated drinking water. Due to the high toxicity, these compounds require proper disposal and treatment of wastes to avoid the contamination of water resources. Adsorption is an efficient, low-cost, and simple design technique in the treatment of liquid waste, compared to other conventional methods used in the removal of contaminants. In this context, the study of adsorbent materials has been developed with an emphasis on low-cost and highly available materials. Carbon black is considered a versatile recycled material with great applicability, but despite the suitable characteristics, its use as adsorbent material is still scarce. Therefore, in this work, the removal of aromatic amine (otolidine) from aqueous solutions using carbon black (Vulcan XC 72R) as adsorbent material was studied. The Vulcan XC 72R was characterized by Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), energy dispersive spectroscopy (EDS) and hydrogen ion potential corresponding to the zero point of charge (pHzpc). Batch adsorption experiments were performed for evaluating the effects of contact time, pH and concentration on adsorption. Moreover, the study of the adsorption equilibrium and kinetics were carried out. According to the Raman spectrum, Vulcan XC 72R showed two characteristic bands of amorphous and graphitic phase, D and G respectively. Furthermore, the intensity ratio of the two bands showed that the amorphous phase prevails. The SEM images showed a rough surface with small agglomerates uniformly distributed. TGA showed a rapid thermal decomposition, which is assigned the presence of carbon and oxygen. The elemental analysis performed by EDS confirms the TGA results. The pHPZC was found as 6.74. The Avrami kinetic model best fit the process. The Webber and Morris model indicated that the adsorption mechanism is controlled by the boundary layer effect in addition to intraparticle diffusion. The Temkim isotherm best fitted the equilibrium results and a maximum removal capacity around 64 mg g-1 at 25°C. Temperature and pH did not significantly influence the o-tolidine adsorption mechanism. According to the results, the carbon black Vulcan XC-72 R showed high potential to be used as an adsorbent material for decontamination of effluents containing the aromatic amine o-tolidine.
dc.description.resumoAs aminas aromáticas, como a orto- tolidina (o-tolidina), são usadas como matériaprima para a síntese de corantes e também são usadas como reagentes para analisar o nível de cloro residual na água potável tratada. Devido à alta toxicidade, esses compostos requerem destinação e tratamento adequados dos resíduos para evitar a contaminação dos recursos hídricos. A técnica de adsorção apresenta elevada eficiência, baixo custo e praticidade operacional no tratamento de resíduos líquidos, em relação a outros métodos convencionais empregados na remoção de contaminantes. Neste âmbito, o estudo de materiais adsorventes de baixo custo e elevada disponibilidade tem ganhado ênfase recentemente. Carbonos, conhecidos como negros de fumo, vêm sendo estudados devido fazerem parte de materiais reciclados, porém ainda não possuem relevância em pesquisas para sua aplicação como material adsorvente. Por outro lado, este material apresenta características favoráveis para tal uso. Sendo assim, neste trabalho foi estudado o potencial de remoção da amina aromática (o- tolidina) de soluções aquosas usando o carbono negro de fumo (Vulcan XC 72 R) como material adsorvente. O carbono foi caracterizado, pelas técnicas espetroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia de raio x por energia dispersiva (EDS) e potencial hidrogeniônico correspondente ao ponto de carga zero (pHPCZ). Com a finalidade de avaliar a capacidade de adsorção do material, foram realizados experimentos em batelada, nos quais foram avaliados efeitos do tempo de contato, pH e concentração de o-tolidina. Além disso, foram realizados os estudos do equilíbrio, da cinética e termodinâmica do processo de adsorção. De acordo com o espectro Raman o carbono apresentou duas principais bandas características de fase amorfa e grafítica do carbono, D e G, respectivamente. Além disso, a razão da intensidade das duas bandas permitiu concluir maior contribuição de fase amorfa. Já na imagem do material obtida por MEV observou-se que o adsorvente possui uma superfície rugosa, com pequenos aglomerados, defeitos e distribuição uniforme. Na TGA ocorreu uma rápida decomposição do material, que está de acordo com a análise elementar EDS que identificou presença apenas de carbono e oxigênio. De acordo com o valor do pHPZC (6,7), o carbono tem uma prédisposição em adsorver ânions em pH inferiores a 6,7 e cátions em pH superiores ao mesmo. O modelo cinético que melhor descreveu a cinética de adsorção foi o proposto por Avrami e o modelo de Webber e Morris mostrou que o mecanismo de adsorção estudado é controlado pelo efeito da camada limite além de difusão intrapartícula. A isoterma de Temkim foi a que melhor se ajustou aos resultados de equilíbrio, com capacidade máxima de remoção em torno de 64 mg. g-1 a 25 °C. Já a temperatura e o pH não influenciaram significativamente no mecanismo de adsorção da o-tolidina. De acordo com os resultados, o carbono Vulcan XC- 72 R apresentou elevado potencial para ser utilizado como material adsorvente para descontaminação de efluentes contendo amina aromática o-tolidina.
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/15283
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Química
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Agrárias e Engenharias
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química
dc.rightsopen access
dc.subjectAdsorção
dc.subjectCarbono Vulcan XC 72R
dc.subjectorto- tolidina
dc.subjectisotermas
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Química
dc.titleAdsorção de amina aromática em negro de fumo
dc.title.alternativeAdsorption of aromatic amine in carbon black
dc.typemasterThesis
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