Avaliação da capacidade adsortiva do ZIF-8 para remoção de óleo em águas produzidas
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/29898 |
Resumo: | The considerable amount of produced water discharged by the oil industry contributes to an environmental imbalance, due to the presence of several potentially harmful components to the ecosystem. Among remediation techniques, adsorption is widely investigated because of its adaptability and efficiency. Zinc Imidazolate Framework-8 (ZIF-8) has properties such as a high surface area, adjustable pore sizes and hydrophobicity, which give it a high capacity for adsorbing hydrocarbons. This study aims to investigate ZIF-8 as an adsorbent for oil removal in synthetic produced water by finite bath systems. To identify the ZIF-8 phases, their constitutional groups, their morphological, textural and thermal properties, the synthesized material, by the solvothermal method, was characterized by ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TG/DTG/DSC), surface area and porosity analysis by the BET method, in addition to determining its point of zero charge (pHpcz). The factors that influence the adsorption capacity were verified, such as pH, mass of the adsorbent, contact time and temperature. From the results of DRX and FTIR, it was possible to confirm the synthesis of pure ZIF-8. The adsorbent showed thermal stability up to 400 °C, surface area of 1558.1 m2.g and average pore diameter equal to 28.8 nm. The pseudo-first order model (PPO) was the most representative and the adsorption process, according to the intraparticle diffusion model, presents multilinearity. The experimental equilibrium data fit better to the Sips model, indicating that the process takes place in a heterogeneous system. The thermodynamic study showed that the adsorption process is spontaneous and exothermic, being a physisorption. Thus, ZIF-8 showed properties that enable its use in the adsorption of oil, which had an adsorption capacity equal to 462.8 mg.g1, where the interactions between adsorbate and adsorbent is based on electrostatic and hydrophobic interactions. Thus, the efficient removal of oil by ZIF-8 makes it promising in the adsorption process in an oil/water separation system. |
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Avaliação da capacidade adsortiva do ZIF-8 para remoção de óleo em águas produzidasEngenharia QuímicaZeólitosÁgua produzidaAdsorçãoÓleo cruRemediaçãoChemical EngineeringZeoliticProduced waterAdsorptionCrude oilRemediationCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAThe considerable amount of produced water discharged by the oil industry contributes to an environmental imbalance, due to the presence of several potentially harmful components to the ecosystem. Among remediation techniques, adsorption is widely investigated because of its adaptability and efficiency. Zinc Imidazolate Framework-8 (ZIF-8) has properties such as a high surface area, adjustable pore sizes and hydrophobicity, which give it a high capacity for adsorbing hydrocarbons. This study aims to investigate ZIF-8 as an adsorbent for oil removal in synthetic produced water by finite bath systems. To identify the ZIF-8 phases, their constitutional groups, their morphological, textural and thermal properties, the synthesized material, by the solvothermal method, was characterized by ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TG/DTG/DSC), surface area and porosity analysis by the BET method, in addition to determining its point of zero charge (pHpcz). The factors that influence the adsorption capacity were verified, such as pH, mass of the adsorbent, contact time and temperature. From the results of DRX and FTIR, it was possible to confirm the synthesis of pure ZIF-8. The adsorbent showed thermal stability up to 400 °C, surface area of 1558.1 m2.g and average pore diameter equal to 28.8 nm. The pseudo-first order model (PPO) was the most representative and the adsorption process, according to the intraparticle diffusion model, presents multilinearity. The experimental equilibrium data fit better to the Sips model, indicating that the process takes place in a heterogeneous system. The thermodynamic study showed that the adsorption process is spontaneous and exothermic, being a physisorption. Thus, ZIF-8 showed properties that enable its use in the adsorption of oil, which had an adsorption capacity equal to 462.8 mg.g1, where the interactions between adsorbate and adsorbent is based on electrostatic and hydrophobic interactions. Thus, the efficient removal of oil by ZIF-8 makes it promising in the adsorption process in an oil/water separation system.NenhumaA quantidade considerável de água produzida descarregada pela indústria petrolífera contribui para um desequilíbrio ambiental, devido à presença de diversos componentes potencialmente nocivos ao ecossistema. Entre as técnicas de remediação, a adsorção é amplamente investigada por causa da sua adaptabilidade e eficiência. O Zinc Imidazolate Framework-8 (ZIF-8) apresenta propriedades como elevada área superficial, tamanhos de poros ajustáveis e hidrofobicidade que atribui a ele, uma alta capacidade de adsorção de hidrocarbonetos. Este estudo tem como objetivo investigar o ZIF-8 como adsorvente para a remoção de óleo em água produzida sintética por sistemas de banhos finitos. Para identificar as fases do ZIF-8, seus grupos constitucionais, suas propriedades morfológicas, texturais e térmicas, o material sintetizado, pelo método solvotérmico, foi caracterizado por difração de raios X (DRX), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análises termogravimétricas (TG/DTG/DSC), análise da área superficial e porosidade pelo método BET, além de determinar seu ponto de carga zero (pHpcz). Verificou-se os fatores que influenciam a capacidade de adsorção como pH, quantidade do adsorvente, tempo de contato e temperatura. A partir dos resultados de DRX e FTIR, foi possível confirmar a síntese do ZIF-8 puro. O adsorvente apresentou estabilidade térmica até 400 ºC, área superficial de 1558,1 m2.g-1 e diâmetro médio de poros igual a 28,8 nm. O modelo de pseudo-primeira ordem (PPO) foi o mais representativo e o processo de adsorção, de acordo com modelo de difusão intrapartícula, apresenta multilinearidade. O modelo de Sips se ajustou melhor aos dados experimentais, indicando que o processo acontece em sistema heterogêneo. O estudo termodinâmico mostrou que o processo de adsorção é espontâneo e exotérmico, tratando-se de uma fisissorção. Assim, o ZIF-8 possui propriedades que possibilita seu uso na adsorção de óleo, o qual apresentou capacidade máxima de adsorção igual a 462,8 mg.g-1, em que as interações entre o adsorbato e o adsorvente é pautado em interações eletrostáticas e hidrofóbicas. Com isso, a eficiente remoção de óleo pelo ZIF-8, o torna promissor no processo de adsorção em sistema de separação óleo/água.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUFPBCurbelo, Fabiola Dias da Silvahttp://lattes.cnpq.br/6991333478380004Rodriguez Diaz, Joan Manuelhttp://lattes.cnpq.br/3255315648853130Estrela Filho, Otoniel Anacleto2024-03-22T11:04:43Z2023-08-182024-03-22T11:04:43Z2023-06-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/29898porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2024-03-23T06:03:37Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/29898Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2024-03-23T06:03:37Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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The considerable amount of produced water discharged by the oil industry contributes to an environmental imbalance, due to the presence of several potentially harmful components to the ecosystem. Among remediation techniques, adsorption is widely investigated because of its adaptability and efficiency. Zinc Imidazolate Framework-8 (ZIF-8) has properties such as a high surface area, adjustable pore sizes and hydrophobicity, which give it a high capacity for adsorbing hydrocarbons. This study aims to investigate ZIF-8 as an adsorbent for oil removal in synthetic produced water by finite bath systems. To identify the ZIF-8 phases, their constitutional groups, their morphological, textural and thermal properties, the synthesized material, by the solvothermal method, was characterized by ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TG/DTG/DSC), surface area and porosity analysis by the BET method, in addition to determining its point of zero charge (pHpcz). The factors that influence the adsorption capacity were verified, such as pH, mass of the adsorbent, contact time and temperature. From the results of DRX and FTIR, it was possible to confirm the synthesis of pure ZIF-8. The adsorbent showed thermal stability up to 400 °C, surface area of 1558.1 m2.g and average pore diameter equal to 28.8 nm. The pseudo-first order model (PPO) was the most representative and the adsorption process, according to the intraparticle diffusion model, presents multilinearity. The experimental equilibrium data fit better to the Sips model, indicating that the process takes place in a heterogeneous system. The thermodynamic study showed that the adsorption process is spontaneous and exothermic, being a physisorption. Thus, ZIF-8 showed properties that enable its use in the adsorption of oil, which had an adsorption capacity equal to 462.8 mg.g1, where the interactions between adsorbate and adsorbent is based on electrostatic and hydrophobic interactions. Thus, the efficient removal of oil by ZIF-8 makes it promising in the adsorption process in an oil/water separation system. |
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