Adsorção da cafeína em carvão ativado da folha de coqueiro (Cocos nucifera L.)
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) |
Texto Completo: | http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/7558 |
Resumo: | The population growth also provides an increase in the consumption of chemical compounds, lack of resources and criteria for treating the generated waste points out to an increasing accumulation of emerging pollutants in the environment, among which, caffeine stands out. Residue from coconut cultivation, the leaves of the coconut palm Cocos nucífera L, are used in this work for biochar production through pyrolysis process at 500 oC and later analysis of this biomass by thermogravimetry (TGA). The biochar generated were activated with potassium carbonate (K2CO3) to be used as an adsorbent for caffeine in aqueous media. The ray diffraction analysis (XRD) performed on activated shows a predominantly amorphous structure and the study of pH at the zero charge point (pHPZC) showed a value of 7.9. In the nitrogen adsorption by the Brunauer, Emmett and Teller (BET) method, the adsorbent under study showed a predominance of mesopores, in the order of 45.48 ηm and a surface area of 678.03 m2 /g, which are quite acceptable data when compared to other processes and biomasses mainly for the time and temperature necessary for the equilibrium, 40 minutes and 30 oC. Using statistical tools to adjust the experiments to models defined in the literature, the adsorption kinetics suggests a pseudo-second order process where the intraparticle diffusion can be neglected, the adsorption isotherms were adjusted for the Redlich-Peterson model and a type L curve in the model proposed by Giles, both models defining that the difference in concentration between adsorbent and adsorbate controls ou conduct the process. The thermodynamic parameters calculated at temperatures of 30, 40 and 50 oC resulted in a system where the Gibbs free energy (ΔG °) with negative values defines that the adsorption occurs spontaneously and the enthalpy (ΔH °) with the value of - 28 , 35 kJ / mol for a process governed by physical adsorption. |
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Adsorção da cafeína em carvão ativado da folha de coqueiro (Cocos nucifera L.)Adsorption of caffeine on activated carbon of coconut leaf (cocos nucifera l.)Isotermas de adsorçãoÁrea superficialCinética de adsorçãoPoluentes emergentesCafeínaPiróliseCarvão ativadoCinética de adsorçãoPyrolysisEmerging pollutantsAdsorption isothermsSurface areaAdsorption kineticsCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAThe population growth also provides an increase in the consumption of chemical compounds, lack of resources and criteria for treating the generated waste points out to an increasing accumulation of emerging pollutants in the environment, among which, caffeine stands out. Residue from coconut cultivation, the leaves of the coconut palm Cocos nucífera L, are used in this work for biochar production through pyrolysis process at 500 oC and later analysis of this biomass by thermogravimetry (TGA). The biochar generated were activated with potassium carbonate (K2CO3) to be used as an adsorbent for caffeine in aqueous media. The ray diffraction analysis (XRD) performed on activated shows a predominantly amorphous structure and the study of pH at the zero charge point (pHPZC) showed a value of 7.9. In the nitrogen adsorption by the Brunauer, Emmett and Teller (BET) method, the adsorbent under study showed a predominance of mesopores, in the order of 45.48 ηm and a surface area of 678.03 m2 /g, which are quite acceptable data when compared to other processes and biomasses mainly for the time and temperature necessary for the equilibrium, 40 minutes and 30 oC. Using statistical tools to adjust the experiments to models defined in the literature, the adsorption kinetics suggests a pseudo-second order process where the intraparticle diffusion can be neglected, the adsorption isotherms were adjusted for the Redlich-Peterson model and a type L curve in the model proposed by Giles, both models defining that the difference in concentration between adsorbent and adsorbate controls ou conduct the process. The thermodynamic parameters calculated at temperatures of 30, 40 and 50 oC resulted in a system where the Gibbs free energy (ΔG °) with negative values defines that the adsorption occurs spontaneously and the enthalpy (ΔH °) with the value of - 28 , 35 kJ / mol for a process governed by physical adsorption.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorO crescente aumento populacional proporciona também o aumento do consumo de compostos químicos, falta de recursos e critérios para tratamento dos resíduos gerados aponta para um crescente acúmulo dos poluentes emergentes no meio ambiente, dentre eles, destaca-se a cafeína. Resíduo da cocoicultura, as folhas do coqueiro Cocos nucífera L, são utilizadas neste trabalho para a produção de biocarvão pelo processo de pirólise a 500 oC após análise desta biomassa por termogravimetria (TGA). O biocarvão gerado é ativado com carbonato de potássio (K2CO3) para ser usado como adsorvente da cafeína em meio aquoso. A análise de difração de raio (DRX) realizada no carvão ativado aponta para uma estrutura predominantemente amorfa e o estudo do pH no ponto de carga zero (pHPZC) apresentou o valor de 7,9. Na Adsorção de nitrogênio pelo método Brunauer, Emmett e Teller (BET) o adsorvente em estudo apresentou a predominância de mesoporos, da ordem de 45,48 ηm e uma área superficial de 678,03 m2 /g, dados bastante aceitáveis quando comparados a outros processos e biomassas principalmente pelo tempo e temperatura necessário para o equilíbrio (40 minutos e 30 oC). Usando recursos estatísticos para ajuste dos experimentos a modelos definidos na literatura, a cinética de adsorção sugere um processo em pseudo-segunda ordem onde a difusão intrapartícula pode ser desprezada, as isotermas de adsorção foram ajustadas para o modelo de Redlich-Peterson e uma curva tipo L no modelo proposto por Giles, ambos os modelos definindo que a diferença de concentração entre adsorvente e adsorvato regem o processo. Os parâmetros termodinâmicos calculados nas temperaturas de 30, 40 e 50 oC resultaram num sistema onde a energia livre de Gibbs (ΔG°) com valores negativos define que a adsorção ocorre de forma espontânea e a entalpia (ΔH°) com o valor de – 28,35 kJ/mol para um processo regido por adsorção física.Universidade Federal de AlagoasBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUFALCarvalho, Sandra Helena Vieira dehttp://lattes.cnpq.br/3726839467177985Bispo, Mozart Daltrohttp://lattes.cnpq.br/2073340901305669Soletti, João Ináciohttp://lattes.cnpq.br/9033957482568348Schena, Tiagohttp://lattes.cnpq.br/6411802008643111Brandão, Rodolfo Junqueirahttp://lattes.cnpq.br/6769143841803138Oliveira, Elvio Nascimento de2021-02-11T12:16:42Z2021-02-032021-02-11T12:16:42Z2020-06-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfOLIVEIRA, Elvio Nascimento de. Adsorção da cafeína em carvão ativado da folha de coqueiro (Cocos nucifera L.). 2020. 81 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2021.http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/7558porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instname:Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instacron:UFAL2021-02-11T12:16:42Zoai:www.repositorio.ufal.br:riufal/7558Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufal.br/oai/requestri@sibi.ufal.bropendoar:2021-02-11T12:16:42Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) - Universidade Federal de Alagoas (UFAL)false |
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The population growth also provides an increase in the consumption of chemical compounds, lack of resources and criteria for treating the generated waste points out to an increasing accumulation of emerging pollutants in the environment, among which, caffeine stands out. Residue from coconut cultivation, the leaves of the coconut palm Cocos nucífera L, are used in this work for biochar production through pyrolysis process at 500 oC and later analysis of this biomass by thermogravimetry (TGA). The biochar generated were activated with potassium carbonate (K2CO3) to be used as an adsorbent for caffeine in aqueous media. The ray diffraction analysis (XRD) performed on activated shows a predominantly amorphous structure and the study of pH at the zero charge point (pHPZC) showed a value of 7.9. In the nitrogen adsorption by the Brunauer, Emmett and Teller (BET) method, the adsorbent under study showed a predominance of mesopores, in the order of 45.48 ηm and a surface area of 678.03 m2 /g, which are quite acceptable data when compared to other processes and biomasses mainly for the time and temperature necessary for the equilibrium, 40 minutes and 30 oC. Using statistical tools to adjust the experiments to models defined in the literature, the adsorption kinetics suggests a pseudo-second order process where the intraparticle diffusion can be neglected, the adsorption isotherms were adjusted for the Redlich-Peterson model and a type L curve in the model proposed by Giles, both models defining that the difference in concentration between adsorbent and adsorbate controls ou conduct the process. The thermodynamic parameters calculated at temperatures of 30, 40 and 50 oC resulted in a system where the Gibbs free energy (ΔG °) with negative values defines that the adsorption occurs spontaneously and the enthalpy (ΔH °) with the value of - 28 , 35 kJ / mol for a process governed by physical adsorption. |
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