Produção e caracterização de nano sílica modificada obtida de casca de arroz para a utilização como adsorvente de corantes
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Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional Manancial UFSM |
Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/14581 |
Resumo: | The large generation of agro-industrial wastes around the world requires the search for alternatives to use these materials. Among the materials, rice husks are used in large scale in the industrial sector for energy generation. The husk burning generates solid residues, being this one of the main problems faced, the treatment of the inorganic residue produced. Many papers published in recent years have used purification routes to produce silica obtained from rice husks, but in most of the works, there is no later use and few routes to improve the material produced. In this sense, the change in the leaching route for the purification and subsequent production of nanoparticles is shown as a means of valorizing the rice husk residue. This work proposes to investigate the use of sonication and microwaves in the leaching process for the production of silica (nSiO2) nanoparticles from the rice husk and subsequent use in the adsorption of terxtile dyes. For this, three different types of silica nanoparticles were produced: using conventional methods for leaching (nSiO2), using ultrasound (UM-nSiO2) and using microwaves (MW-nSiO2). At first, the nanoparticles were characterized according to the functional groups (FT-IR), pore size (BET), crystallinity (XRD), calorimetric properties (DSC), particle size (SEM) and specific mass. After that, tests were carried out for the adsorption of crystal violet using the standard and ultrasonic-modified samples. The following parameters were analyzed: adsorbent dosage (ranging from 0.1 to 1 g L-1), pH (ranging from 2 to 10), the adsorption time (ranging from 0 to 240 min) and the temperature (ranging from 25 to 55 °C). By means of the obtained data, the adjustments were made to kinetic and isothermal models for both adsorbents. The ultrasound-modified sample (UM-nSiO2) showed superior adsorption capacity (495 mg g -1) and greater dye removal (98%) compared to the standard sample ( 424 mg g-1) (nSiO2) to remove Crystal violet. For the second article, the standard sample (nSIO2) and sample modified with microwaves (MW-nSiO2) were used for adsorption of methylene blue. The same variations of the first article were performed, obtaining a greater adsorption capacity for MW-nSiO2 (679 mg g-1) compared to nSiO2 (547 mg g-1) for the methylene blue dye. Both modifications of the nanoparticles show promise due to the increased surface area of the particles produced, leading to better adsorption characteristics. |
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This work proposes to investigate the use of sonication and microwaves in the leaching process for the production of silica (nSiO2) nanoparticles from the rice husk and subsequent use in the adsorption of terxtile dyes. For this, three different types of silica nanoparticles were produced: using conventional methods for leaching (nSiO2), using ultrasound (UM-nSiO2) and using microwaves (MW-nSiO2). At first, the nanoparticles were characterized according to the functional groups (FT-IR), pore size (BET), crystallinity (XRD), calorimetric properties (DSC), particle size (SEM) and specific mass. After that, tests were carried out for the adsorption of crystal violet using the standard and ultrasonic-modified samples. The following parameters were analyzed: adsorbent dosage (ranging from 0.1 to 1 g L-1), pH (ranging from 2 to 10), the adsorption time (ranging from 0 to 240 min) and the temperature (ranging from 25 to 55 °C). By means of the obtained data, the adjustments were made to kinetic and isothermal models for both adsorbents. The ultrasound-modified sample (UM-nSiO2) showed superior adsorption capacity (495 mg g -1) and greater dye removal (98%) compared to the standard sample ( 424 mg g-1) (nSiO2) to remove Crystal violet. For the second article, the standard sample (nSIO2) and sample modified with microwaves (MW-nSiO2) were used for adsorption of methylene blue. The same variations of the first article were performed, obtaining a greater adsorption capacity for MW-nSiO2 (679 mg g-1) compared to nSiO2 (547 mg g-1) for the methylene blue dye. Both modifications of the nanoparticles show promise due to the increased surface area of the particles produced, leading to better adsorption characteristics.O aumento da produção de resíduos agroindustriais ao redor do mundo consolida a busca por alternativas para utilização destes materiais de forma a agregar valor. Entre os materiais com maior produção em escala mundial, destaca-se a casca de arroz, utilizada em grande escala no setor industrial para a geração de energia. A queima da casca gera novamente resíduos sólidos, sendo este um dos principais problemas enfrentados, o tratamento do resíduo inorgânico produzido. Muitos trabalhos publicados nos últimos anos utilizaram-se das rotas de purificação para produção da sílica obtida da casca do arroz, porém na maior parte dos trabalhos não há utilização posterior e poucas rotas para melhoria do material produzido. Neste sentido, a mudança na rota de lixiviação para a purificação e a posterior produção de nanopartículas mostra-se como meio de valorização do resíduo da casca de arroz. Este trabalho se propõe a investigar a utilização de ultrassom e micro-ondas na etapa de lixiviação para a produção de nanopartículas de sílica (nSiO2) a partir da casca do arroz, e posterior utilização na adsorção de corantes da indústria têxtil. Para isso, foram produzidos três tipos diferentes de nanopartículas de sílica, como segue: utilizando métodos convencionais para lixiviação (nSiO2), utilizando ultrassom (UM-nSiO2) e utilizando micro-ondas (MW-nSiO2). Em um primeiro momento, foram caracterizadas as nanopartículas produzidas para obtenção de dados referentes aos grupos funcionais presentes (FT-IR), tamanho de poros (BET), cristalinidade (DRX), propriedades térmicas (DSC), tamanho de partículas (MEV) e massa especifica. Após, foram realizados testes para adsorção de violeta cristal utilizando a amostra padrão e modificada com ultrassom, sendo analisados como parâmetros a dosagem de adsorvente (variando de 0,1 a 1 g L-1), o pH (variando de 2 a 10), o tempo de adsorção (variando de 0 a 240 min) e a temperatura (variando de 25 a 55°C). Através dos dados obtidos, foram realizados os ajustes a modelos cinéticos e de isotermas para ambos os adsorventes. A amostra modificada com ultrassom apresentou capacidade de adsorção superior (495 mg g-1) e maior remoção do corante (98%) comparada a amostra padrão( 424 mg g-1) para a remoção de Cristal Violeta.Para o segundo estudo, a amostra padrão (nSIO2) e amostra modificada com micro-ondas (MW-nSiO2) foram utilizadas para adsorção de azul de metileno. Foram realizadas as mesmas variações do primeiro estudo, obtendo-se uma capacidade de adsorção maior para a MW-nSiO2 (679 mg g-1) comparada a nSiO2 (547 mg g-1) para o corante azul de metileno. Ambas as modificações das nanopartículas, mostram-se promissoras devido ao aumento da área superficial das partículas produzidas, acarretando em melhores características para adsorção.porUniversidade Federal de Santa MariaCentro de TecnologiaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUFSMBrasilEngenharia QuímicaAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAdsorçãoCasca de arrozLixiviaçãoNano partículasSílicaAdsorptionRice huskLeachingNanoparticlesSilicaCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAProdução e caracterização de nano sílica modificada obtida de casca de arroz para a utilização como adsorvente de corantesProduction and characterization of modified nano silica from rice husk for dye removalinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisDotto, Guilherme Luizhttp://lattes.cnpq.br/5412544199323879Mallmann, Evandro Stoffelshttp://lattes.cnpq.br/3624152453898910Cadaval Junior, Tito Roberto Sant'Annahttp://lattes.cnpq.br/8280825575674377http://lattes.cnpq.br/5542026261203802Peres, Enrique Chaves300600000006600d27c00eb-4f6c-4070-b566-60f99dd556585ecc0101-ce51-4262-a23a-6d6e1d3ebe35d6b0623c-d90d-4a2a-bb93-ddfb0cd4b2a75e4e0462-66a6-4d0c-bbdd-d70a23976a3areponame:Repositório Institucional Manancial UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSMCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8804http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14581/2/license_rdfc1efe8e24d7281448e873be30ea326ffMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-816http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14581/3/license.txtf8fcb28efb1c8cf0dc096bec902bf4c4MD53ORIGINALDIS_PPGEQ_2018_PERES_ENRIQUE.pdfDIS_PPGEQ_2018_PERES_ENRIQUE.pdfDissertação de Mestradoapplication/pdf2670328http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14581/1/DIS_PPGEQ_2018_PERES_ENRIQUE.pdf75dcfea2d262e9bcc765f7989a16383eMD51TEXTDIS_PPGEQ_2018_PERES_ENRIQUE.pdf.txtDIS_PPGEQ_2018_PERES_ENRIQUE.pdf.txtExtracted texttext/plain156337http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14581/4/DIS_PPGEQ_2018_PERES_ENRIQUE.pdf.txt956843ec38f61a63da2b9ffadabd91e0MD54THUMBNAILDIS_PPGEQ_2018_PERES_ENRIQUE.pdf.jpgDIS_PPGEQ_2018_PERES_ENRIQUE.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4696http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14581/5/DIS_PPGEQ_2018_PERES_ENRIQUE.pdf.jpg19a0c26e81cca6bc4960e0b5cc96a0e2MD551/145812018-10-17 15:11:27.915oai:repositorio.ufsm.br:1/14581Q3JlYXRpdmUgQ29tbW9ucw==Repositório Institucionalhttp://repositorio.ufsm.br/PUBhttp://repositorio.ufsm.br/oai/requestouvidoria@ufsm.bropendoar:39132018-10-17T18:11:27Repositório Institucional Manancial UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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