Eficiência de quitinas e quitosanas na remoção de amônia total de efluentes aquícolas
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| Data de Publicação: | 2016 |
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Alves, Helton José, 1982-Universidade Federal do Paraná. Setor Palotina. Programa de Pós-Graduação em Aquicultura e Desenvolvimento SustentávelSantos, Lilian Dena dos, 1981-Bernardi, Fernanda2022-12-14T19:47:53Z2022-12-14T19:47:53Z2016https://hdl.handle.net/1884/44626Orientador : Profª. Drª. Lilian Dena dos SantosCoorientador : Prof. Dr. Helton José AlvesDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Aquicultura e Desenvolvimento Sustentável. Defesa: Palotina, 29/07/2016Inclui referências : f. 27-31;77-80Área de concentração: Produção de organismos aquáticosResumo: A principal fonte de nitrogênio amoniacal na água de viveiros de aquicultura é a excreção nitrogenada dos organismos aquáticos e a degradação por micro-organismos dos alimentos não consumidos e das fezes. Para que a aquicultura continue crescendo é preciso que os métodos de tratamento de efluentes acompanhem o crescimento da atividade, e que sejam de baixo custo e fácil operação. Diante disto, existe uma grande demanda por materiais naturais que possam agir como adsorventes de amônia. Este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de adsorção de quitinas de camarões marinhos (QT1) e de água-doce (QT2), de três quitosanas comerciais (Q1, Q2 e Q3) e uma quitosana produzida em laboratório (Q4) na remoção de amônia total de efluentes sintéticos com diferentes concentrações iniciais de amônia e de efluentes naturais de aquicultura. Para a caracterização dos adsorventes foram realizadas análises de titulação condutimétrica, fisissorção de nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva e difração de raios X. Foram realizados ensaios de efeito da dosagem do adsorvente em diferentes concentrações iniciais de amônia do efluente sintético. Foi preparada uma solução estoque de NH4Cl 1000 mg L^-1. A partir desta, por diluições, preparou-se soluções com concentrações de amônia total de: 0,09; 0,95; 2,17; 5,62; 7,95; 9,12 e 22,91 mg L^-1, com pH fixo em 7,5. Os testes de adsorção foram realizados em batelada à 25ºC, utilizando-se amostras de 100 mL das soluções descritas anteriormente, aos quais foram adicionados os adsorventes QT1, QT2, Q1, Q2, Q3 e Q4 nas concentrações: 1,0; 2,5; 5,0; 7,5 e 10,0% (m m^-1). Os sistemas adsorvato/adsorvente foram agitados por três horas em um shaker (170 rpm), em seguida foram coletadas em triplicata alíquotas de 7 mL da solução e centrifugadas a 3000 rpm por 10 minutos. A concentração de amônia total foi determinada no sobrenadante. Também foram realizados ensaios de remoção de amônia total de efluentes aquícolas por adsorção. Cada efluente aquícola foi analisado de forma simples: adicionou-se 1,0% (m m^-1) do adsorvente Q2 a 1 L do efluente sob agitação magnética e coletou-se em triplicata alíquotas de 7 mL do sobrenadante em intervalos de tempo que variaram entre 1 a 300 min (1; 5; 10; 15; 30; 60; 90; 120; 180; 240 e 300 min). As alíquotas coletadas foram centrifugadas a 3000 rpm por 10 minutos. A concentração de amônia total foi determinada no sobrenadante. Através da análise de fisissorção de nitrogênio (BET) verificou-se que a quitosana comercial 3 (Q3), a quitosana obtida em laboratório (Q4), a quitina de camarão marinho (QT1) e a quitina de camarão de água-doce (QT2) possuem uma área superficial muito pequena quando comparadas as quitosanas comerciais 1 e 2 (Q1 e Q2). Nas micrografias dos adsorventes observou-se que as amostras Q1 e Q2 apresentam superfícies mais rugosas e porosas que as demais amostras. Os principais elementos químicos presentes nas amostras analisadas foram carbono e oxigênio, sendo que as amostras Q1 e Q2 também apresentaram grande porcentagem de cálcio. As quitosanas comerciais 1 e 2 apresentaram picos de maior cristalinidade e mais nítidos que os de QT1 e QT2, confirmando a característica de material mais natural das Q1 e Q2, demonstrando que estas, possivelmente, são menos processadas que as QT1, QT2, Q3 e Q4. Todas as dosagens de quitosanas Q1 e Q2 testadas removeram 100% na menor concentração inicial de amônia (0,09 mg L^-1). Para as demais concentrações iniciais ocorreu uma maior remoção de amônia quando foi adicionada uma dosagem maior de quitosana. As amostras de quitinas QT1 e QT2 e as demais amostras de quitosanas Q3 e Q4 não foram eficientes no processo de adsorção de amônia de efluentes sintéticos, indicando que as concentrações utilizadas dos adsorventes deveriam ter sido maiores. A quitosana 2 mostrou-se mais eficiente no processo de adsorção de amônia total, removendo até 94,33% de amônia de efluente sintético com concentração inicial de 7,35 mg L^-1. Em efluentes aquícolas com concentrações iniciais de 0,14; 0,27 e 0,50 mg L^-1 de amônia, a quitosana 2 com a dosagem de 1,0% (m m^-1) apresentou 100% de eficiência de remoção de amônia, sendo que para os dois primeiros efluentes testados a adsorção de amônia foi imediata, não ocorrendo variação durante o tempo de agitação (1 a 300 min).Abstract: The main source of ammonia nitrogen in the water aquaculture ponds is nitrogenous excretion of aquatic organisms and degradation by microorganisms of uneaten feed and feces. So that aquaculture keep growing it is necessary that the effluents treatment methods follow the growth of activity, and they are low cost and easy operation. Given this, there is a great demand for natural materials that can act as adsorbents of ammonia. This study aimed to evaluate efficiency of adsorption of chitins marine shrimp (QT1) and freshwater (QT2), three commercial chitosan (Q1, Q2 and Q3) and chitosan produced in laboratory (Q4) in the removal of total ammonia synthetic effluents with different initial concentrations of ammonia and natural aquaculture effluents. For the characterization of adsorbents were performed analysis conductimetric titration, nitrogen physisorption, scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy and X-ray diffraction. Adsorbent dosage effect tests at different initial concentrations of ammonia from the synthetic effluent were performed. A stock solution of NH4Cl 1000 mg L^-1 was prepared. From this, a dilution prepared solutions with concentrations of total ammonium: 0.09; 0.95; 2.17; 5.62; 7.95; 9.12 and 22.91 mg L^-1 with a fixed pH 7.5. Adsorption tests were conducted in batch mode at 25°C using 100 mL samples of efluente described above, to which was added adsorbents QT1, QT2, Q1, Q2, Q3 and Q4 concentrations: 1.0; 2.5; 5.0; 7.5 and 10.0% (w w^-1). The systems adsorbate/adsorbent were stirred for three hours in a shaker (170 rpm), then they were taken in triplicate aliquots of 7 mL of solution and centrifuged at 3000 rpm for 10 minutes. The final concentration of total ammonia in the supernatant was determined. Also were made tests removal of total ammonia effluents aquaculture per adsorption. Each effluent was analyzed as follows: added 1.0% (w w^-1) of adsorbent Q2 to 1 L of the effluent under magnetic stirring and collected in triplicate aliquots of the supernatant at time intervals ranging from 1 to 300 min (1; 5; 10; 15; 30; 60; 90; 120; 180; 240 e 300). The aliquots collected were centrifuged at 3000 rpm for 10 minutes. The final concentration of total ammonia in the supernatant was determined. Through the nitrogen physisorption analysis (BET) it was found that the commercial chitosan 3 (Q3), the chitosan obtained in the laboratory (Q4), the marine shrimp chitin (QT1) and freshwater shrimp chitin (QT2) have a very small surface area when compared to the commercial chitosans 1 e 2 (Q1 and Q2). In the micrographs of the adsorbents it was observed that the samples Q1 and Q2 have rougher surfaces and porous than the other samples. The main chemical elements present in the samples analyzed were carbon and oxygen, the Q1 and Q2 samples also showed large percentage of calcium. Commercial chitosans 1 and 2 had higher crystallinity peaks and sharper than those of QT1 and QT2, confirming the characteristic of most natural material of Q1 and Q2, demonstrating that these possibly are less processed than QT1, QT2, Q3 and Q4. All dosages chitosans Q1 and Q2 tested removed 100% in initial concentration lowest of ammonia (0.09 mg L^-1). For other initial concentrations occurred greater removal of ammonia was added as a higher dosage chitosan. The samples of chitin QT1 and QT2 and other samples of Q3 and Q4 chitosan were not efficient in the ammonia adsorption process of synthetic effluent, indicating that the concentrations used the adsorbents should have been higher. The chitosan 2 was more efficient in ammonia adsorption process to remove 94.33% of ammonia of synthetic effluent with an initial concentration of 7.35 mg L^-1. In aquaculture effluents with initial concentrations of 0.14; 0.27 and 0.50 mg L^-1 of ammonia, chitosan 2 with the dosage of 1.0% (w w^-1) showed 100% removal efficiency of ammonia, being that for the first two effluents tested the adsorption of ammonia was immediate, not occurring variation during the stirring time (1 to 300 min).80 f. : il., algumas color.application/pdfDisponível em formato digitalAqüiculturaEficiência de quitinas e quitosanas na remoção de amônia total de efluentes aquícolasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - FERNANDA BERNARDI.pdfapplication/pdf1532397https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/44626/1/R%20-%20D%20-%20FERNANDA%20BERNARDI.pdfeb8a5e8a8d43e758cc7c258639236c0aMD51open accessTEXTR - D - FERNANDA BERNARDI.pdf.txtExtracted Texttext/plain129212https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/44626/2/R%20-%20D%20-%20FERNANDA%20BERNARDI.pdf.txt76b7de395fc0c7f5bf5b4c0615b35e12MD52open accessTHUMBNAILR - D - FERNANDA BERNARDI.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1371https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/44626/3/R%20-%20D%20-%20FERNANDA%20BERNARDI.pdf.jpg6a8cd7547dc6d65bab882c286aa6e9caMD53open access1884/446262022-12-14 16:47:53.414open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/44626Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082022-12-14T19:47:53Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false |
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