Remoção de Bisfenol A e Bisfenol S por adsorção em carvões ativados comercializados no Brasil

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Oliveira, Nayara dos Santos
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/49300
Resumo: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2024.
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spelling Remoção de Bisfenol A e Bisfenol S por adsorção em carvões ativados comercializados no BrasilBisfenol-ABisfenol-SÁgua - poluiçãoÁgua - tratamentoDissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2024.Os bisfenóis são compostos orgânicos fenólicos sintéticos muito utilizados como monômeros ou aditivos na produção de resinas epóxi e plásticos policarbonatos. O Bisfenol S (BPS) surgiu como um substituto ao Bisfenol A (BPA), no entanto, apresenta características disruptivas endócrinas assim como o BPA. A presença desses compostos em mananciais utilizados para abastecimento de água para consumo humano no Brasil apresenta um desafio imposto às estações de tratamento de água. Desta forma, é necessário o emprego de tecnologias viáveis que possibilitem a complementação dos sistemas convencionais de tratamento de água visando a remoção desses contaminantes. A adsorção por carvão ativado pode ser uma opção tecnológica efetiva para a remoção de BPS e BPA. Esse trabalho avaliou três carvões ativados (BETM, COCO e SIAL) de origem vegetal e mineral comercializados no Brasil, com o objetivo de analisar a capacidade adsortiva e o desempenho de cada carvão na remoção de BPS e BPA em matriz de água ultrapura. Os três carvões ativados foram caracterizados em relação ao pH, ao pHPCZ, à área superficial específica e aos grupos funcionais. Posteriormente, foram conduzidos ensaios cinéticos e de adsorção no equilíbrio, utilizando espectrofotometria UV-VIS para quantificação dos bisfenóis. Os ajustes aos modelos cinéticos indicaram que os dados experimentais foram melhor representados pelo modelo de pseudossegunda ordem. O ajuste dos dados experimentais ao modelo cinético de difusão intrapartícula de Weber e Morris indicou que a difusão intrapartícula é o principal mecanismo do processo de adsorção de BPS e BPA e é considerada a etapa limitante do processo, influenciando a cinética global da adsorção dos bisfenóis nos carvões ativados avaliados. Para os três materiais adsorventes, o equilíbrio de adsorção de BPS e BPA foi atingido após 2 horas de tempo de contato. Os dados experimentais de capacidade de adsorção no equilíbrio se ajustaram adequadamente à isoterma de Langmuir. De acordo com a isoterma, os carvões analisados foram efetivos na remoção de Bisfenol S e Bisfenol A. O carvão BETM apresentou maiores capacidades de adsorção (Q0 max) de BPS e BPA, 260,62 e 264,64 mg/g, respectivamente, seguido pelo carvão SIAL que apresentou Q0 max de 248,25 mg/g de BPS e 231,20 mg/g de BPA. Por fim, o carvão COCO foi o adsorvente que apresentou a menor capacidade de adsorção entre os carvões avaliados com Q0 max de 136,51 mg/g de BPS e 150,03 mg/g de BPA, que representam 52% e 56% das capacidades máximas de adsorção de BPS e BPA, respectivamente, no carvão ativado BETM. Os resultados do estudo indicam que, em geral, o uso de carvões ativados com características superficiais básicas, elevada área superficial específica e elevado volume de mesoporos favorecem a adsorção de bisfenóis em meio aquoso.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e projeto PATCHER (Protecting Aquatic Ecosystem and Human Health from Micropollutants)Bisphenols are synthetic phenolic organic compounds widely used as monomers or additives in producing epoxy resins and polycarbonate plastics. Bisphenol S (BPS) has emerged as a substitute for Bisphenol A (BPA); however, it exhibits endocrine-disrupting characteristics similar to BPA. The presence of these compounds in water sources used for public water supply in Brazil poses a challenge to water treatment plants. Therefore, viable technologies that complement conventional water treatment systems are necessary to remove these contaminants. Activated carbon adsorption can be an effective technological option for removing BPS and BPA. This work evaluated three activated carbons (BETM, COCO and SIAL) of vegetable and mineral origin sold in Brazil to analyze each carbon's adsorptive capacity and performance in removing BPS and BPA in an ultrapure water matrix. The three activated carbons were characterized by pH, pHPZC, specific surface area, and functional groups. Afterward, Kinetic and equilibrium adsorption experiments were conducted, using UV-VIS spectrophotometry to quantify the bisphenols. The adjustments to the kinetic models indicated that the pseudo-second-order model better represented the experimental data. The adjustment of experimental data to the Weber and Morris intraparticle diffusion kinetic model indicated that intraparticle diffusion is the main mechanism of the BPS and BPA adsorption process and the limiting step of the process, influencing the global kinetics of bisphenol adsorption on evaluated activated carbons. The three carbons reached the adsorption equilibrium of BPS and BPA after 2 hours of contact time. The experimental data of adsorption capacity at equilibrium adequately fit the Langmuir isotherm. According to the isotherms, the analyzed carbons were effective in removing Bisphenol S and Bisphenol A. BETM exhibited the highest adsorption capacities (Q0 max) for BPS and BPA, 260.62 and 264.64 mg/g, respectively, followed by SIAL with Q0 max equal to 248.25 mg/g of BPS and 231.20 mg/g of BPA. Finally, COCO was the adsorbent with the lowest adsorption capacity among the carbons evaluated, with Q0 max of 136.51 mg/g BPS and 150.03 mg/g BPA, which represent 52% and 56% of the capacities’ maximum adsorption of BPS and BPA, respectively, on BETM activated carbon. The results of this study showed that, in general, using activated carbons with basic surface characteristics, a high specific surface area, and a high volume of carbon mesopores promotes both bisphenols' adsorption process in an aqueous medium.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (FT ENC)Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental e Recursos HídricosGinoris, Yovanka PerezOliveira, Nayara dos Santos2024-07-29T20:33:30Z2024-07-29T20:33:30Z2024-07-292024-05-03info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfOLIVEIRA, Nayara dos Santos. Remoção de Bisfenol A e Bisfenol S por adsorção em carvões ativados comercializados no Brasil. 2024. 126 f., il. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos) — Universidade de Brasília, Brasília, 2024.http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/49300porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-08-09T19:06:02Zoai:repositorio.unb.br:10482/49300Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-08-09T19:06:02Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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