dc.creator | Azevedo, Cristiane Ferraz de | |
dc.date.accessioned | 2024-04-24T22:23:31Z | |
dc.date.available | 2024-04-22 | |
dc.date.available | 2024-04-24T22:23:31Z | |
dc.date.issued | 2022-12-19 | |
dc.identifier.citation | AZEVEDO, Cristiane Ferraz de. Estruturas a base de carbono como adsorventes para remoção de contaminantes de preocupação emergente. Orientador: prof. Dr. Fernando Machado Machado. 2022. 101 f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Programa de Pós-Graduação em Ciências e Engenharia de Materiais, Centro de Desenvolvimento Tecnológico, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2022. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/12833 | |
dc.description.abstract | This work aimed to study the adsorption process of two pharmaceutical compounds, frequently found in solutions, on different carbon structures. For this purpose, single (SWCNT) and multi walled (MWCNT) carbon nanotubes (CNT), and magnetic composites (MC) were used. SWCNT and MWCNT were applied in the removal of the diclofenac potassium (DP) anti inflammatory, a medicine widely used worldwide, and frequently detected in wastewater. And the MC (prepared with proportions of 1:0.5:0.5 and 1:1:1 of acacia biomass, zinc chloride, and nickel chloride, i.e., MC-0,5 e MC-1) in the removal of the metoprolol (MTP) β-blocker, which is widely used, but little studied in the field of adsorption. Both adsorbents were characterized by scanning electron microscopy and had their textural properties determined by N2 adsorption/desorption isotherms. In studies involving CNT, spectroscopy techniques in the infrared region with Fourier transform (FTIR) and Raman were used for adsorbents characterization, as well as to elucidate the interaction process between the adsorbent adsorbate. The MC had their magnetic properties evaluated in a vibrating sample magnetometer, and their structural characteristics via X-ray diffraction. From these analyzes, it was possible to verify that the nickel particles present in the magnetic composites are nanostructured (MC-0.5 and MC-1 have an average crystallite size of 26.26 and 29.62 nm, respectively) and ferromagnetic behavior. In batch adsorption studies, the effects of solution pH, contact time, and temperature on the adsorption capacity of adsorbents were evaluated. The equilibrium time was set at 2h for the studies involving the DP and at 6h for the MTP case study, the experiments were conducted at 25°C. In the isothermal study, the best experimental data fit was obtained by for the Liu isotherm model for both evaluated systems, with a maximum adsorption capacity (Qmax) of 150.3 mg g-1 for NTCPS and 241.3 mg g-1 for MC-0.5. The thermodynamic parameters of the evaluated systems showed that the processes were favorable and spontaneous at all evaluated temperatures, presenting characteristic magnitudes of physical interactions. Based on spectroscopic studies, adsorption tests, and thermodynamic parameters, it was possible to propose an interaction mechanism between CNT and DP. This study is expected to promote the use of spectroscopic techniques as the main tools in the study of the interaction between nanoadsorbents and contaminants of emerging concern (CEC). Furthermore, a new adsorbent produced from black wattle biomass in a single-step microwave assisted route, with magnetic properties and favorable characteristics for application in the removal of CEC is presented. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
dc.subject | Contaminantes de preocupação emergente | pt_BR |
dc.subject | Adsorção de corantes | pt_BR |
dc.subject | Compósitos magnéticos | pt_BR |
dc.subject | Nanotubos de carbono | pt_BR |
dc.subject | Ajustes cinéticos | pt_BR |
dc.subject | Ajustes isotérmicos não-lineares | pt_BR |
dc.subject | técnicas espectroscópicas | pt_BR |
dc.subject | Contaminants of emerging concern | pt_BR |
dc.subject | Adsorption | pt_BR |
dc.subject | Magnetic composites | pt_BR |
dc.subject | Carbon nanotubes | pt_BR |
dc.subject | Non-linear kinetic adjustments | pt_BR |
dc.subject | Isothermal adjustments | pt_BR |
dc.subject | Spectroscopic techniques | pt_BR |
dc.title | Estruturas a Base de Carbono como Adsorventes para Remoção de Contaminantes de Preocupação Emergente | pt_BR |
dc.title.alternative | Carbon-based structures as adsorbents for removing contaminants of emerging concern | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Andreazza, Robson | |
dc.description.resumo | Este trabalho teve como objetivo estudar o processo de adsorção de dois compostos farmacêuticos, frequentemente encontrados em meios aquosos, em diferentes estruturas de carbono. Para tanto, foram utilizados nanotubos de carbono (NTC) de parede simples (NTCPS) e múltiplas (NTCPM), e compósitos magnéticos (CM). Os NTC foram aplicados na remoção do anti-inflamatório diclofenaco de potássio (DP), fármaco amplamente utilizado no mundo, e frequentemente detectado em águas residuais. E, os CM (preparados via rota assistida por micro-ondas com proporções de 1:0,5:0,5 e 1:1:1 de biomassa de acácia, cloreto de zinco e cloreto de níquel, isto é, CM-0,5 e CM-1) na remoção do β-bloqueador metoprolol (MTP), que é largamente utilizado, porém pouco estudado no âmbito da adsorção. Ambos os adsorventes foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura e tiveram suas propriedades de textura determinadas por isotermas de adsorção/dessorção de N2. Nos estudos envolvendo os NTC foram utilizadas as técnicas espectroscópicas na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e Raman para caracterizar os adsorventes, bem como para elucidar o processo de interação estabelecido entre o sistema adsorvente – adsorvato. Os CM, tiveram suas propriedades magnéticas avaliadas em um magnetômetro de amostra vibrante, e suas características estruturais via difração de raios X. A partir dessas análises verificou-se que as partículas de níquel presentes nos compósitos magnéticos exibem comportamento ferromagnético, e são nanoestruturadas (CM-0,5 e CM-1 apresentam tamanho médio de domínios cristalinos de 26,26 e 29,62 nm respectivamente). Nos estudos de adsorção em batelada foram avaliados os efeitos do pH da solução, do tempo de contato e da temperatura na capacidade de adsorção dos adsorventes. O tempo de equilíbrio foi estabelecido em 2h para os estudos envolvendo o DP e em 6h para o estudo de caso do MTP, os experimentos foram conduzidos a 25°C. Em ambos os estudos, os dados experimentais foram melhor ajustados ao modelo cinético da ordem fracionária de Avrami. Os NTC apresentaram rápida cinética de adsorção com t0,95 = 27,22 minutos para NTCPS quando a concentração inicial (C0) foi de 160 mg L-1 . O valor equivalente para CM-0,5 (t0,95) foi de 44,33 minutos quando C0 = 200 mg L-1 . Nos estudos isotérmicos os melhores ajustes de dados experimentais foram obtidos com o modelo de isotermas de Liu para ambos os sistemas avaliados, com capacidade máxima de adsorção (Qmax) de 150,3 mg g-1 para NTCPS e Qmax = 241,3 mg g-1 para CM-0,5. Os parâmetros termodinâmicos dos sistemas avaliados mostraram que os processos foram favoráveis e espontâneos em todas as temperaturas avaliadas, apresentando magnitudes características de interações físicas. Tendo por base os estudos espectroscópicos, os ensaios de adsorção e os parâmetros termodinâmicos foi possível propor um mecanismo de interação entre NTC e DP. Com esse estudo espera-se promover o uso de técnicas espectroscópicas como ferramentas principais no estudo da interação entre nanoadsorventes e contaminantes de preocupação emergente (CPE). Outrossim, apresenta-se um novo adsorvente produzido a partir de biomassa de acácia negra em uma rota assistida por micro-ondas em etapa única, com propriedades magnéticas e características favoráveis a aplicação na remoção de CPE. | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.rights.license | CC BY-NC-SA | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Machado, Fernando Machado | |
dc.subject.cnpq1 | ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA | pt_BR |