00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC
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Tipo: Dissertação
Título: Conchas de Mytella falcata calcinadas como adsorvente alternativo para remoção eficiente do antibiótico rifampicina de soluções aquosas
Título(s) alternativo(s): Calcined Mytella falcata shells as alternative adsorbent for efficient removal of rifampicin antibiotic from aqueous solutions
Autor(es): Henrique, Daniely Carlos
Primeiro Orientador: Meili, Lucas
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Ide, Alessandra Honjo
metadata.dc.contributor.referee1: Duarte, José Leandro da Silva
metadata.dc.contributor.referee2: Zanta, Carmem Lúcia de Paiva e Silva
metadata.dc.contributor.referee3: Silva, Júlio Cosme Santos da
Resumo: O presente trabalho estudou a viabilidade do uso de conchas de Mytella falcata (sururu, um molusco bivalve) como biossorvente inovador para a remoção do antibiótico rifampicina de soluções aquosas. O material alternativo foi testado nas formas in natura e após pirólise e calcinação. Os ensaios preliminares de adsorção permitiram determinar a fração calcinada como a que apresentava melhor seletividade frente ao antibiótico. As análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR), difração de raios-X (DRX) e espectroscopia de energia dispersiva por raios-X (EDS) foram utilizadas para caracterização do adsorvente, mostrando a presença de CaCO3 residual, principalmente na forma de aragonita e calcita, e uma estrutura porosa com superfície heterogênea caracterizada por partículas arredondadas. Foram realizados diversos ensaios para estudar a influência dos principais parâmetros como que poderiam influenciar o processo adsortivo, como a dosagem da concha calcinada (0,1; 0,2; 0,3 e 0.5 g) e o pH da solução (3, 7 e 13). O melhor resultado de adsorção foi obtido para 0,2 g e pH 13. Os parâmetros fixos utilizados nos experimentos cinéticos, força iônica e regeneração foram 0,2 g de concha de sururu calcinada, pH da solução 13, velocidade de agitação de 140 rpm e volume de adsorbato de 0,01L e temperatura de 30°C. Os parâmetros utilizados para as isotermas foram os mesmos citados anteriormente, considerando as temperaturas de 30°C, 40°C, 50°C e 60°C e tempo de equilíbrio de 30 minutos. Os testes cinéticos mostraram fenômenos de adsorção rápida, que atingiram o equilíbrio entre 30 a 45 minutos. Os dados experimentais obtidos apresentaram o melhor ajuste com o modelo de pseudo-primeira ordem, fornecendo capacidades de adsorção no equilíbrio de 3,05, 4,58 e 7,00 mg.g-1 e percentuais de remoção de 72,37± 0,97; 82,28± 0,19 e 82,26± 1,38 para concentrações iniciais de adsorbato de 50,0; 100,0 e 200,0 mg.L-1, respectivamente. Dados de equilíbrio mostraram que a capacidade de adsorção da rifampicina dependia levemente da temperatura, provavelmente pelo aumento simultâneo da dessorção da água associada ao aumento da temperatura. As isotermas mostraram um comportamento similar ao modelo de Redlich-Peterson, indicando uma adsorção de multicamada. A análise dos parâmetros termodinâmicos mostrou que a adsorção foi espontânea e levemente endotérmica.Testes experimentais adicionais indicaram que o aumento da força iônica poderia elevar a adsorção de rifampicina no adsorvente selecionado. Finalmente, a regeneração por adsorvente por ultrassom mostrou uma diminuição significativa no desempenho após 5 ciclos de adsorção/dessorção.
Abstract: The present work studied the viability of using Mytella falcata shells (sururu, a bivalve mollusk) as an innovative biosorbent for the removal of rifampicin antibiotic from aqueous solutions. The alternative material was tested in natura and after pyrolysis and calcination. Preliminary adsorption tests allowed to choose the calcined form as the most selective for the antibiotic removal. Scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD) and X-ray-dispersive energy spectroscopy (EDS) were performed in order to characterize the proposed adsorbent, showing the presence of residual CaCO3, mainly in aragonite and calcite forms, as well as a porous structure with heterogeneous surface characterized by rounded particles. Several assays were carried out to study the influence of the main parameters that could influence the adsorption process, like adsorbent dosage (0.1, 0.2, 0.3 and 0.5 g) and matrix pH (3.0, 7.0 and 13.0). The best adsorption results were obtained for 0.2 g of adsorbent and pH 13.0. Fixed parameters were used in the kinetic, ionic strength and regenerations tests, such as 0.2 g of calcined sururu shells, solution pH 13.0, agitation speed of 140 rpm, adsorbate volume of 0.01 L and temperature of 30°C. The parameters employed in the equilibrium studies were the same mentioned before, but also considering the temperatures of 30°C, 40°C, 50°C e 60°C and equilibrium time of 30 min. Kinetic studies evidenced fast adsorption phenomena, attaining the equilibrium between 30 and 45 min. The experimental data obtained presented the best fit with the pseudo- first order kinetic model, providing adsorption capacities in equilibrium of 3.05, 4.58 and 7.00 mg.g-1and rifampicin removal of 72.37± 0.97, 82.28± 0.19 and 82.26± 1.38 for adsorbate initial concentrations of 50.0, 100.0 and 200.0 mg.L-1, respectively.Equilibrium data showed that the rifampicin adsorption capacity was slightly dependent on the temperature, probably due to the simultaneously increment of water desorption, associated with the temperature increase. The isotherms showed a Redlich-Peterson model behavior, indicating a multilayer adsorption. The analysis of thermodynamic parameters showed that adsorption was spontaneous and lightly endothermic. Additional experimental tests indicated that increasing the ionic strength of the adsorbate solution can help the rifampicin adsorption onto the selected adsorbent. Finally, adsorbent regeneration by sonication revealed a significant decrease in the performance after 5 adsorption/desorption cycles.
Palavras-chave: Biossorventes
Antibacterianos
Adsorção
Poluentes químicos
Rifampina
Águas residuais - Purificação
Águas residuais - Tratamento biológico
Biosorbents
Antibacterials
Adsorption
Chemical pollutants
Rifampin
Wastewater - Purification
Wastewater - Biological treatment
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: HENRIQUE, Daniely Carlos. Conchas de Mytella falcata calcinadas como adsorvente alternativo para remoção eficiente do antibiótico rifampicina de soluções aquosas. 2022. 73 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2020.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/8783
Data do documento: 19-fev-2020
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