Biocarvão de exocarpo de sapucaia (lecythis pisonis) para a adsorção de verde brilhante

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dc.contributor.advisor-co1Costa, Anna Isabel Guido
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0003-4745-9719
dc.contributor.advisor1Profeti, Luciene Paula Roberto
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6280-2410
dc.contributor.authorCampos, Phelipe Augusto Carvalho
dc.contributor.referee1Camêlo, Danilo de Lima
dc.contributor.referee2Gardiman Júnior, Benvindo Sirtoli
dc.date.accessioned2024-11-05T18:08:31Z
dc.date.available2024-11-05T18:08:31Z
dc.date.issued2024-02-23
dc.description.abstractIn contemporary times, the escalating processes of industrialization and urbanization have led to watercourses' contamination by persistent organic pollutants (POPs), such as dyes, pharmaceuticals, pesticides, and aromatic hydrocarbons. Consequently, water quality is significantly compromised. To mitigate these adverse impacts, adsorption emerges as an effective and economically viable technique for treating effluents contaminated with POPs. The choice of adsorbent material is pivotal for the development of an adsorption-based decontamination process. In this context, biocarbons possess suitable characteristics as adsorbents, including high surface area, mechanical stability, and surface functional groups that act as binding sites for various organic species. With the aim of contributing to the development of sustainable technologies, this study primarily focused on the synthesis and performance evaluation of a biocarbon produced from the exocarp of Sapucaia (Lecythis pisonis) for removing the dye Brilliant Green (VB). The biocarbon synthesis, utilizing Sapucaia exocarp as a precursor, occurred at a temperature of 600°C under a nitrogen atmosphere. The synthesized material was characterized through thermogravimetric analysis (TG), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and X-ray diffraction (XRD). Surface area (BET and BJH) and pH at the point of zero charge (pH_PZC) were also determined. Adsorption kinetic tests for VB were conducted at temperatures of 25, 35, 45, and 55°C, using a dye solution at a concentration of 250 ppm and a pH of 7. Characterization results indicated that the synthesized material exhibited a considerable surface area and the presence of crucial surface functional groups, fundamental for successful adsorption processes. The adsorption tests revealed that the synthesized biocarbon exhibited high efficacy in removing the dye from aqueous solutions. Among the nonlinear kinetic models applied to the experimentally obtained data, the Avrami model more accurately described the VB adsorption process. According to this model, the adsorption kinetics are fractional order. Moreover, the analysis of parameters related to the Weber and Morris diffusion model indicated that the dye adsorption kinetics are controlled by more than one mechanism, supporting the Avrami model. The Sips model proved to be the most suitable for fitting the experimental equilibrium results, and thermodynamic results suggested that the adsorption process is endothermic, spontaneous, and irreversible. This study underscores the potential of biocarbon derived from Sapucaia exocarp as a promising solution for the effective removal of organic pollutants, such as Brilliant Green, from aqueous solutions. Additionally, it emphasizes the need for future research, given the limited knowledge available in the literature on this material, offering opportunities for further studies and enhancements.
dc.description.resumoNos tempos atuais, o crescente processo de industrialização e urbanização tem levado à contaminação dos cursos d'água por poluentes orgânicos persistentes (POPs), como corantes, fármacos, pesticidas e hidrocarbonetos aromáticos. Como resultado, a qualidade da água é significativamente afetada. Para minimizar os impactos negativos, a adsorção surge como uma técnica eficaz e economicamente viável para o tratamento de efluentes contaminados pelos POPs. A escolha do material adsorvente é fundamental para o desenvolvimento de um processo descontaminação baseado em adsorção. Neste contexto, biocarvões possuem características adequadas para serem utilizados como adsorventes, tais como área superficial elevada, estabilidade mecânica e grupos funcionais superficiais que atuam como sítios de ligação para diferentes espécies orgânicas. Na perspectiva de contribuir com o desenvolvimento tecnologias dentro dos preceitos da sustentabilidade, o presente estudo teve como objetivo principal a síntese e avaliação do desempenho de um biocarvão produzido a partir do exocarpo da sapucaia (Lecythis pisonis) na remoção do corante Verde Brilhante (VB). Para isso, a síntese do biocarvão, utilizando o exocarpo da sapucaia como precursor, ocorreu a uma temperatura de 600°C sob atmosfera de N2. O material produzido foi caracterizado por análise termogravimétrica (TG), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e difratometria de raios-X (DRX). A área superficial (BET e BJH) e o pHPCZ também foram determinados. Os ensaios de cinética de adsorção do VB foram conduzidos em temperaturas de 25, 35, 45 e 55°C, utilizando uma solução de corante na concentração de 250 ppm e pH igual a 7. Os resultados da caracterização do material mostraram que o material sintetizado possui considerável área superficial e presença de grupos funcionais superficiais, os quais são fundamentais para o sucesso do processo de adsorção. Os resultados dos ensaios de adsorção demonstraram que o biocarvão sintetizado apresentou alta eficácia na remoção do corante presente em soluções aquosas. Entre os modelos cinéticos não lineares aplicados aos dados obtidos experimentalmente, o modelo de Avrami descreveu mais precisamente o processo de adsorção do VB. De acordo com este modelo, a cinética de adsorção é de ordem fracionária. Além disso, a análise dos parâmetros relacionados ao modelo de difusão de Weber e Morris indicou que a cinética de adsorção do corante é controlada por mais de um mecanismo, corroborando com modelo de Avrami. O modelo de Sips demonstrou ser o mais adequado para se ajustar aos resultados experimentais de equilíbrio e os resultados termodinâmicos sugerem que o processo de adsorção é endotérmico, espontâneo e irreversível. Este estudo destaca o potencial do biocarvão derivado do exocarpo da sapucaia como uma solução promissora para a remoção eficaz de poluentes orgânicos, como o corante Verde Brilhante, de soluções aquosas. Além disso, enfatiza a necessidade de futuras pesquisas, dado o limitado conhecimento disponível na literatura sobre esse material, oferecendo oportunidades para estudos e aprimoramentos adicionais.
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa e Inovação do Espírito Santo (FAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/18131
dc.languagepor
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Agroquímica
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas, Naturais e da Saúde
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Agroquímica
dc.rightsopen access, restricted access ou embargoed access
dc.subjectCorantes
dc.subjectVerde brilhante
dc.subjectBiocarvão
dc.subject.cnpqAgronomia
dc.titleBiocarvão de exocarpo de sapucaia (lecythis pisonis) para a adsorção de verde brilhante
dc.typemasterThesis
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