Síntese de um compósito empregando resíduo do processamento de quartzito e quitosana e sua utilização na adsorção do corante reativo preto 5

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dc.contributor.advisor1Profeti, Luciene Paula Roberto
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6280-2410
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6517975282316378
dc.contributor.authorCoura, Jean Cota
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0001-8652-6705
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2291025928996444
dc.contributor.referee1Guimaraes, Damaris
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000000249323252
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6576377621734943
dc.contributor.referee2Altoe, Mario Alberto Simonato
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/8481776828705621
dc.contributor.referee3Profeti, Demetrius
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000000345653331
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/5030262115789096
dc.date.accessioned2024-05-30T00:49:06Z
dc.date.available2024-05-30T00:49:06Z
dc.date.issued2020-02-20
dc.description.abstractThe ornamental rocks extraction and the culture of shrimps are activities that perform an important role in the Brazil economy. However, the ornamental rocks manufacturing, as well as the cleaning of shrimps yield a great quantity of solid wastes that damage the environment when inappropriately discarded. Another environmental problem is the release of effluent containing dye, such as Reactive Black 5 (RB 5), causing the contamination and eutrophication of water. Among the methods of wastewater treatment, the adsorption is highlighted due to its efficiency and operational simplicity. Nevertheless, this method becomes feasible economically only when low- cost alternative adsorbent materials are used. Thus, the aim of this study was synthesizing a composite formed by chitosan extracted from shrimp husks dispersed on the quartzite powder, which is a residue from the ornamental stone processing. This adsorbent material was applied in adsorption of Reactive Black 5 dye. The composite was characterized by Fourier transformed infrared (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD) and thermogravimetric analysis (TGA). The adsorption kinetics, adsorption equilibrium and adsorption thermodynamics of RB 5 onto quartzite/chitosan composite were investigated. The main functional groups of chitin and chitosan were found in FTIR analysis attesting the success of the synthesis. The SEM micrographs showed that the composite has a rough surface with high porosity and heterogeneity. The active sites in the surface was filled after adsorption of dye. The elemental analysis by EDS indicated the predominance of Si, O, and C in the composite. The XRD analysis assigned that the quartz is the main crystalline phase of the composite, and a small diffraction peak could be attributed to the presence of chitosan. This specie was also confirmed by TGA. The adsorption kinetics data were better fitted to the pseudo- second-order model, indicating that chemical interactions occur between adsorbent and adsorbate. The Sips and Liu isotherm models described the adsorption equilibrium. The maximum capacity of removal was found as 171.50 mg/g, at 55 °C. The thermodynamic studies showed that the adsorption of RB 5 onto quartzite/chitosan composite is an endothermic process with higher spontaneity as the temperature increases. Thus, the composite synthesized in this study is a sustainable and effective adsorbent for RP 5 removal of aqueous solutions, presenting potential to be used, also, in the decontamination of effluents containing such pollutant.
dc.description.resumoA extração de rochas ornamentais e a criação de camarões são atividades que desempenham um importante papel na economia do Brasil. Todavia, tanto o processamento das rochas quanto a limpeza do camarão geram um elevado volume de resíduos sólidos que trazem sérios danos ao meio ambiente quando descartados de forma inadequada. Outro grave problema ambiental é o lançamento de efluentes contendo corantes, tais como o reativo preto 5 (RP 5), em cursos d’água, contaminando-os e desencadeando processos de eutrofização. Dentre os métodos de tratamento desses efluentes, a adsorção se destaca pela eficácia e simplicidade operacional. Entretanto, esse método só se torna economicamente viável quando se utilizam materiais adsorventes alternativos e de baixo custo. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo utilizar a quitosana extraída da casca do camarão e o resíduo do processamento de quartzito na síntese de um compósito e empregar esse material no estudo da adsorção do corante reativo preto 5. O adsorvente foi caracterizado por meio das técnicas de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por energia dispersiva de raios-X (EDS), difração de raios-X (DRX) e termogravimetria (TGA). Foram realizados, também, estudos envolvendo a cinética, o equilíbrio e a termodinâmica da adsorção do RP 5 pelo compósito quartzito/quitosana. Por meio de FTIR, foi possível identificar os principais grupos funcionais da quitina e da quitosana, comprovando, assim, o sucesso da sua extração. As micrografias obtidas por MEV evidenciaram que o compósito apresenta uma superfície rugosa, heterogênea e porosa, havendo a ocupação de boa parte dos seus sítios ativos após a adsorção do RP 5. A análise elementar por EDS confirmou o predomínio de átomos de Si, O e C nas amostras do compósito, enquanto a caracterização por DRX demonstrou que esse material é constituído, essencialmente, por grãos de quartzo advindos do quartzito, sendo observado, também, um pequeno pico de difração atribuído à quitosana. A partir da análise do compósito por TGA também foi possível constatar a presença da quitosana no material. O modelo cinético que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o de pseudossegunda ordem, indicando a ocorrência de interações químicas entre o adsorvente e o adsorvato. Já os resultados relacionados ao equilíbrio de adsorção, foram melhor descritos pelos modelos de isotermas de Sips e Liu. A capacidade máxima de remoção encontrada foi de 171,50 mg/g, a 55 °C. O estudo do efeito da temperatura na adsorção do RP 5 pelo compósito quartzito/quitosana demonstrou que este é um processo endotérmico, apresentando maior espontaneidade a altas temperaturas. Sendo assim, o compósito sintetizado neste estudo mostra-se um adsorvente sustentável e eficaz na remoção de RP 5 de soluções aquosas, apresentando potencial para ser empregado, também, na descontaminação de efluentes contendo tal poluente.
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/14363
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.subjectquartzito
dc.subjectquitosana
dc.subjectcompósito
dc.subjectadsorção
dc.subjectreativo preto 5
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Química
dc.titleSíntese de um compósito empregando resíduo do processamento de quartzito e quitosana e sua utilização na adsorção do corante reativo preto 5
dc.title.alternativeSynthesis of a composite employing the quartzite processing residue and chitosan and its use in the reactive black 5 dye adsorption
dc.typemasterThesis
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