Síntese de materiais lignocelulósicos oxidados e bifuncionalizado para a remoção de corantes catiônicos e aniônico em solução aquosa.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Martins, Luide Rodrigo
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFOP
Texto Completo: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/8491
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
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spelling Martins, Luide RodrigoGil, Laurent FrédéricOliveira, Leandro Soares deAlves, Rosemeire BrondiGurgel, Leandro Vinícius AlvesGil, Laurent Frédéric2017-08-09T17:35:00Z2017-08-09T17:35:00Z2017MARTINS, Luide Rodrigo. Síntese de materiais lignocelulósicos oxidados e bifuncionalizado para a remoção de corantes catiônicos e aniônico em solução aquosa. 2017. 167 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2017.http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/8491Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.Este trabalho descreve a preparação de adsorventes lignocelulósicos para a adsorção de corantes catiônicos e aniônico em solução aquosa. A primeira parte relata a otimização da oxidação da celulose (Cel) e do bagaço de cana de açúcar (BCA) pelo sistema NaNO2/H3PO4 e a aplicação dos produtos oxidados na adsorção dos corantes catiônicos violeta cristal (VC) e auramina-O (AO). As condições de oxidação foram otimizadas por métodos estatísticos de planejamento experimental e superfície de resposta. A oxidação otimizada introduziu 4,8 mmol/g e 4,5 mmol/g de funções ácido carboxílico na Cel e no BCA respectivamente. Os adsorventes celulose oxidada (Cox) e Bagaço de cana de açúcar oxidado (Box) foram avaliados quanto a capacidade de adsorção em função do pH, do tempo de contato (cinética) e da concentração inicial dos corantes (isoterma). O modelo cinético que melhor se ajustou para a adsorção de VC por Cox foi o de Elovich (EE) e para a adsorção de AO por Cox foi o de pseudo primeira ordem (PPO). Para a adsorção de VC e AO por Box o modelo cinético que melhor se ajustou foi o de pseudo segunda ordem(PSO). A avaliação do modelo cinético difusão intrapartícula (DIP) indicou que a difusão de VC e AO nos poros da Cox e do Box não pode ser considerada a única etapa relevante para a cinética de adsorção nestes sistemas. Os estudos das isotermas de adsorção apontaram Langmuir como o melhor modelo para a descrição da adsorção de VC por ambos os adsorventes e Konda como o melhor modelo para descrever a adsorção de AO pelos dois adsorventes. As capacidades de adsorção estimadas pelo modelo de Langmuir foram de 1117,8 mg/g e 1018,2 mg/g de VC em Cox e Box respectivamente. As capacidades de adsorção estimadas pelo modelo de Konda foram de 1223,3 mg/g e 628,8 mg/g de AO em Cox e Box respectivamente. Os estudos de dessorção e readsorção mostraram ser possível o reuso da Cox e do Box. A segunda parte deste trabalho descreve a produção, a partir da celulose, do adsorvente bifuncionalizado com características zwitteriônicas, CM3, para a adsorção em sistema monocomponente do corante catiônico violeta cristal e do corante aniônico alaranjado II (AII). A modificação química da celulose ocorreu por meio de succinilação com anidrido succínico e posterior modificação com cloreto de colina. O modelo cinético que melhor se ajustou à adsorção de ambos os corantes por CM3 foi o de pseudo segunda ordem. A avaliação do modelo DIP indicou que a difusão de VC ou AII nos poros da CM3 não pode ser considerada como a única etapa relevante para a cinética de adsorção nestes sistemas. Os estudos das isotermas de adsorção apontaram Konda e Langmuir como os melhores modelos para descrever a adsorção de VC e AII por CM3, respectivamente. A capacidade de adsorção do corante catiônico VC por CM3 foi de 2367,5 mg/g e do corante aniônico AII foi de 217,5 mg/g.This work describes the preparation of lignocellulosic adsorbents derived from cellulose (Cel) and sugarcane bagasse (SB) for adsorption of cationic and anionic dyes in aqueous solution. The first part describes the optimization of cellulose and sugarcane bagasse oxidation using NaNO2/H3PO4 system, and the use of oxidized products in the adsorption of cationic dyes crystal violet (VC) and auramine-O (AO). The oxidation reactions of Cel and SB were optimized using design of experiments (DOE) and response surface methodology (RSM). The optimized synthesis conditions yielded Cox and SBox with 4.8 mmol/g and 4.5 mmol/g of carboxylic acid groups, respectively. The adsorption of the model cationic dyes crystal violet (CV) and auramine‒O (AO) on Cox and SBox in aqueous solution was investigated as a function of the solution pH, the contact time and the initial dye concentration. The adsorption of CV and AO on Cox was described by the Elovich equation and the pseudo‒first‒order kinetic model respectively, while the adsorption of CV and AO on SBox was described by the pseudo‒second‒order kinetic model. The intraparticle diffusion kinetic model (IPD) indicated that the diffusion of VC and AO in the Cox and Box pores cannot be the only relevant step for adsorption kinetics in these systems. Adsorption isotherms were well fitted by the Langmuir and Konda models, with maximum adsorption capacities (Qmax) of 1117.8 mg/g of CV and 1223.3 mg/g of AO on Cox and 1018.2 mg/g of CV and 682.8 mg/g of AO on SBox. Desorption efficiencies were in the range of 50‒52% and re‒adsorption capacities varied from 65 to 81%, showing the possibility of reuse of both adsorbent materials. The second part describes the chemical modification of Cellulose using Succinic anhydride and choline chloride as modifying agent to introduce carboxylic and ammonium functional groups on the cellulose. The produced adsorbent (CM3) is a zwitterionic material, and was used for adsorption of the cationic CV and anionic orange II (AII) dyes in a single component aqueous system. The adsorption of CV and AII on CM3 was described by the pseudo-second-order kinetic model. The IPD model indicated that diffusion of VC or AII in the CM3 pores cannot be the only relevant step for adsorption kinetics in these systems. Adsorption isotherms were well fitted by the Konda and Langmuir model for CV and AII respectively, with maximum adsorption capacities (Qmax) of 2367.5 mg/g of CV and 217.5 mg/g of AII on CM3.An error occurred on the license name.An error occurred getting the license - uri.Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo autor(a), 07/03/2017, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta.info:eu-repo/semantics/openAccessOxidaçãoBagaço de cana de açúcarAdorsão e corantesCelulose bifuncionalizadaSíntese de materiais lignocelulósicos oxidados e bifuncionalizado para a remoção de corantes catiônicos e aniônico em solução aquosa.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOPLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8924http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/8491/2/license.txt62604f8d955274beb56c80ce1ee5dcaeMD52ORIGINALTESE_ SínteseMateriaisLignocelulósicos.pdfTESE_ SínteseMateriaisLignocelulósicos.pdfapplication/pdf4088676http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/8491/1/TESE_%20S%c3%adnteseMateriaisLignocelul%c3%b3sicos.pdf9b581f44c2f3eb886404589789ba05b0MD51123456789/84912017-08-09 13:35:24.143oai:localhost: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ório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332017-08-09T17:35:24Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)false
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