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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/14079
Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Título: | Avaliação numérica e experimental de poluentes emergentes no processo de adsorção |
Autor(es): | Cavalcante, Matheus Luan Eugênio |
Primeiro Orientador: | Ribeiro, Lívia Maria de Oliveira |
metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Brandão, Rodolfo Junqueira |
metadata.dc.contributor.referee1: | Pimentel, Wagner Roberto de Oliveira |
metadata.dc.contributor.referee2: | Sodré, Cristiane Holanda |
Resumo: | O crescente aumento no consumo de medicamentos pela sociedade urbana, unido ao descarte inadequado, têm provocado a contaminação de corpos hídricos por fármacos. Estes contaminantes emergentes possuem alto potencial de acumulação no meio ambiente, e podem causar efeitos tóxicos e risco à ecossistemas aquáticos e vida humana, uma vez que podem acabar sendo consumidos inadequadamente. Estes medicamentos, a exemplo da Cafeína, Diclofenaco de Sódio e Paracetamol, são de custo relativamente baixo, e de fácil acesso da população, e figuram entre os fármacos mais utilizados no Brasil, em especial para uso cotidiano. Porém o mau uso destes medicamentos, e descarte inadequado, e ausência de regulamentação específica, têm trazido à tona uma problemática ainda pouco estudada, uma vez que o potencial impacto danoso da presença destes poluentes no meio ambiente a longo prazo é desconhecida. Neste trabalho, foi realizado um estudo da viabilidade da utilização do carvão ativado de ossos bovinos como adsorvente para remoção de 3 contaminantes, sendo eles a Cafeína, Diclofenaco de Sódio e Paracetamol. A adsorção é um método muito versátil e tem um custo relativamente baixo, sendo neste caso, o carvão ativado um material largamente utilizado nesta técnica, principalmente por possuir estrutura porosa bem desenvolvida e uma alta área superficial. Para este estudo, foi utilizado o carvão ativado de ossos bovinos, nas granulometrias de 0,1 mm e 0,297 mm. O processo de adsorção apresentou o Paracetamol como um poluente com alta afinidade com o carvão ativado de ossos bovinos, atingindo uma eficiência de remoção de 83,85%. Além disso, foi registrado um aumento na remoção deste poluente de cerca de 16,5% quando utilizada a granulometria mais fina, com diâmetro de partícula em 0,1 mm. O teste cinético mostrou que o equilíbrio de remoção é atingido em cerca de 5 minutos. Em relação aos modelos cinéticos foram utilizados os modelos de pseudo primeira ordem e pseudo-segunda ordem e ambos obtiveram um excelente ajuste, alcançando valores de R² próximos a 1 e baixos valores de erro relativo médio. Os testes isotérmicos indicaram que o aumento de temperatura prejudica a eficiência de remoção do Paracetamol, sendo 30° C a melhor temperatura de operação encontrada neste estudo em termos de eficiência. O modelo de Langmuir foi o modelo escolhido, pela simplicidade e ajuste adequado aos dados experimentais. A 30° C e concentração inicial de 50 mg/L de Paracetamol foram obtidos uma capacidade máxima de adsorção de 10,40 mg/g para o carvão de 0,1 mm, alcançando uma remoção superior a 83%. O cálculo dos parâmetros termodinâmicos indicou que o processo de adsorção é exotérmico, com predominância da fisissorção, corroborando com o resultado dos experimentos cinéticos. A simulação do processo em leito fixo utilizando o pacote computacional Aspen Adsorption V8.8 mostrou que o carvão ativado de ossos bovinos pode ser utilizado como alternativa para o tratamento do Paracetamol em meio contínuo. |
Abstract: | The increasing consumption of pharmaceuticals by urban society, coupled with inadequate disposal, has led to the contamination of water bodies by pharmaceuticals. These emerging contaminants have a high potential for accumulation in the environment and can cause toxic effects and pose risks to aquatic ecosystems and human life, as they may end up being consumed inappropriately. These medications, such as Caffeine, Sodium Diclofenac, and Paracetamol, are relatively low-cost and easily accessible to the population, and they are among the most commonly used drugs in Brazil, especially for everyday use. However, the misuse of these medications, inadequate disposal, and the absence of specific regulations have brought to light a problem that is still poorly studied, as the potential long-term harmful impact of these pollutants on the environment is unknown. In this study, the feasibility of using activated carbon from bovine bones as an adsorbent for the removal if three contaminants, namely Caffeine, Sodium Diclofenac, and Paracetamol, was investigated. Adsorption is a versatile method with relatively low cost, and in this case, activated carbon is a widely used material in this technique, mainly due to its well-developed porous structure and high surface area. For this study, activated carbon from bovine bones was used in particle sizes of 0.1 mm and 0.297 mm. The adsorption process showed Paracetamol as a pollutant with high affinity for activated carbon from bovine bones, achieving a removal efficiency of 83.85%. Furthermore, an increase in the removal of this pollutant of approximately 16.5% was recorded when the finer particle size of 0.1 mm was used. The kinetic test showed that the removal equilibrium is reached in about 5 minutes. In terms of kinetic models, both pseudo-first-order and pseudo-second-order models were used, and both exhibited excellent fits, with R² values close to 1 and low values of mean relative error. Isothermal tests indicated that an increase in temperature impairs the removal efficiency of Paracetamol, with 30°C being the optimal operating temperature in terms of efficiency. The Langmuir model was chosen due to its simplicity and good fit to the experimental data. At 30°C and an initial concentration of 50 mg/L of Paracetamol, a maximum adsorption capacity of 10.40 mg/g was obtained for the 0.1 mm carbon, achieving a removal exceeding 83%. The calculation of thermodynamic parameters indicated that the adsorption process is exothermic, with predominant physisorption, in agreement with the results of the kinetic experiments. Simulation of the fixed-bed process using the Aspen Adsorption V8.8software package showed that activated carbon from bovine bones can be used as an alternative for continuous treatment of Paracetamol. |
Palavras-chave: | Adsorção Carvão ativado - Osso bovino Contaminantes químicos - Água Paracetamol Diclofenaco de sódio Cafeína Adsorption Activated charcoal - Bovine bone Chemical Contaminants - Water Sodium diclofenac Caffeine |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Alagoas |
Sigla da Instituição: | UFAL |
metadata.dc.publisher.department: | Curso de Engenharia Química- Bacharelado |
Citação: | CAVALCANTE, Matheus Luan Eugênio. Avaliação numérica e experimental de poluentes emergentes no processo de adsorção. 2024. 55 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2023. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/14079 |
Data do documento: | 29-nov-2023 |
Aparece nas coleções: | Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA QUÍMICA - CTEC |
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Avaliação Numerica e Experimental de Poluentes Emergentes no Processo de Adsorção.pdf | 1.15 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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