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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/11839
Tipo: | Dissertação |
Título: | Utilização do carvão ativado de ossos bovinos como agente adsorvente para remoção do herbicida 2,4-D (ácido diclorofenoxiacético) |
Título(s) alternativo(s): | Use of activated carbon from bovine bones as an adsorbent agent for removing the herbicide 2,4-D (dichlorophenoxyacetic acid) |
Autor(es): | Barbosa, Felipe Duarte Soares |
Primeiro Orientador: | Carvalho, Sandra Helena Vieira de |
metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Brandão, Rodolfo Junqueira |
metadata.dc.contributor.referee1: | Meili, Lucas |
metadata.dc.contributor.referee2: | Santos, Kleber Jean Leite dos |
metadata.dc.contributor.referee3: | Tavares Neto, Júlio Inácio Holanda |
Resumo: | O avanço da agricultura e a necessidade da alta produtividade de alimentos tem trazido a constante preocupação com a larga utilização de herbicidas. Esses compostos tem um custo relativamente acessível e são bastante eficazes no controle de culturas infestantes. Dentre esses herbicidas podemos destacar o ácido diclorofenoxiacético (2,4-D), o segundo mais utilizado entre os herbicidas no Brasil e em Alagoas, que tem entre as suas aplicações a cana-de-açúcar, uma forte cultura da agricultura alagoana. Neste trabalho, foi realizado o estudo da viabilidade da utilização do carvão ativado de ossos bovinos como adsorvente para remoção desse herbicida. A adsorção é um método muito versátil e tem um custo relativamente baixo enquanto o carvão ativado é um material largamente utilizado nesta técnica por possuir principalmente uma alta área superficial e uma estrutura porosa bem desenvolvida. O estudo de adsorção foi realizado utilizando dois tamanhos de partículas, 0,1 mm e 0,297 mm. O processo de adsorção foi favorecido utilizando o valor de pH igual a 2, obtendo-se uma eficiência aproximadamente 25% maior em relação a segunda melhor condição com pH 3. O teste cinético apresentou uma eficiência de remoção similar para os dois tamanhos de partículas. O carvão ativado com diâmetro de 0,1 mm atingiu o equilíbrio em 30 minutos, enquanto o carvão ativado com 0,297 mm levou cerca de 120 minutos. Em relação aos modelos cinéticos foram utilizados os modelos de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem e ambos obtiveram um excelente ajuste com altos valores de R² e baixos valores de erro relativo médio. Os testes isotérmicos indicaram que o aumento de temperatura prejudica a eficiência de remoção do 2,4-D, sendo 30° C a melhor temperatura de trabalho dentre os valores utilizados. O modelo de Langmuir foi o que apresentou melhor ajuste aos dados experimentais. A 30° C e concentração inicial de 30 mg/L de 2,4-D foram obtidas a máxima capacidade de adsorção de 12,38 mg/g para o carvão de 0,1 mm e 11,95 mg/g para o carvão de 0,297 mm, alcançando uma remoção superior a 66% e 85% para os dois diâmetros de partícula, respectivamente. O cálculo dos parâmetros termodinâmicos confirmou que este processo de adsorção é exotérmico e que o mecanismo de adsorção consiste em fissorção junto com quimissorção, tendo concordância com o resultado dos experimentos cinéticos. A simulação do processo em leito fixo utilizando o pacote computacional Aspen Adsorption V11 mostrou que o carvão ativado de ossos bovinos pode ser utilizado para alcançar um tratamento de remoção de 2,4-D dentro dos padrões vigentes na legislação, tendo o carvão de 0,297 mm superioridade no processo contínuo em relação ao carvão de 0,1 mm. |
Abstract: | The advancement of agriculture and the need for high food productivity has brought constant concern about the wide use of herbicides. These compounds have a relatively affordable cost and are very effective in controlling weed crops. Among these herbicides we can highlight dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), the second most used among herbicides in Brazil and Alagoas, which has among its applications sugar cane, a strong crop of agriculture in Alagoas. In this work, a feasibility study was carried out on the use of activated carbon from bovine bones as an adsorbent for the removal of this herbicide. Adsorption is a very versatile method and has a relatively low cost, while activated carbon is a material widely used in this technique because it mainly has a high surface area and a well-developed pore structure. The adsorption study was carried out using two particle sizes, 0.1 mm and 0.297 mm. The adsorption process was favored using a pH value equal to 2, obtaining an efficiency approximately 25% higher compared to the second best condition with pH 3. The kinetic test showed a similar removal efficiency for both particle sizes. Activated carbon with a diameter of 0.1 mm reached equilibrium in 30 minutes, while activated carbon with a diameter of 0.297 mm took about 120 minutes. Regarding the kinetic models, pseudo-first order and pseudo-second order models were used and both obtained an excellent fit with high R² values and low mean relative error values. The isothermal tests indicated that the increase in temperature impairs the efficiency of 2,4-D removal, with 30° C being the best working temperature among the values used. The Langmuir model showed the best fit to the experimental data. At 30° C and initial concentration of 30 mg/L of 2,4-D, the maximum adsorption capacity of 12.38 mg/g for 0.1 mm charcoal and 11.95 mg/g for charcoal was obtained of 0.297 mm, achieving a removal greater than 66% and 85% for the two particle diameters, respectively. The calculation of thermodynamic parameters confirmed that this adsorption process is exothermic and that the adsorption mechanism consists of physisorption together with chemisorption, in agreement with the result of kinetic experiments. The simulation of the process in a fixed bed using the Aspen Adsorption V11 computational package showed that activated carbon from bovine bones can be used to achieve a 2,4-D removal treatment within current legislation standards, with activated carbon of 0.297 mm superiority in the continuous process compared to 0.1 mm activated carbon. |
Palavras-chave: | Herbicida Ácido diclorofenoxiacético (2,4-D) Adsorvente – Carvão ativado Agricultura – Herbicida Herbicide Activated carbon Adsorption Dichlorophenoxyacetic acid |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Alagoas |
Sigla da Instituição: | UFAL |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
Citação: | BARBOSA, Felipe Duarte Soares. Utilização do carvão ativado de ossos bovinos como agente adsorvente para remoção do herbicida 2,4-D (ácido diclorofenoxiacético). 2023. 60 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2022. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/11839 |
Data do documento: | 22-dez-2022 |
Aparece nas coleções: | Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC |
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Utilização do carvão ativado de ossos bovinos como agente adsorvente para remoção do herbicida 2,4-D (ácido diclorofenoxiacético).pdf | 896.71 kB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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