Cinética, equilíbrio e termodinâmica do processo de adsorção de íons metálicos utilizando resíduos da indústria de mandioca como biossorventes

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Schwantes, Daniel
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE
Texto Completo: http://tede.unioeste.br:8080/tede/handle/tede/1324
Resumo: The present work aimed evaluate the use of solid wastes from the industry of cassava root processing (Manihot esculenta Crantz) (bark, bagasse and the mix bark + bagasse), as natural adsorbents for the removal of the metal ions Cd+2, Pb+2 and Cr3+ from polluted hydric bodies. In the first moment, the biosorbents were characterized chemically, structurally and morphologically. After this step, adsorption tests were conducted aiming to determine the ideal conditions of pH, mass of adsorbent and contact time between the adsorbent/adsorbate for the removal process of these metal ions. The adsorption kinetics was evaluated by the mathematical models of pseudo-first order, pseudo-second order, Elovich and intraparticle diffusion. By this primary results were obtained the isotherms of adsorption, which were linearized by the mathematical models of Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich. Besides, were also evaluated the effect of temperature and the biosorbents desorption capacity. By the micrographs was observed surfaces with characteristics favorable to adsorption process, and by the infrared spectrum were identified possible structural compounds like lignin, cellulose and hemicellulose. The pHPCZ determinated was 6.00, 6.17 and 6.24 for the biosorbents bark, bagasse and bark + bagasse, respectively. The mass tests demonstrate that the proportion biosorbent/contaminant of 8 g/L is enough for an efficient removal of the metal ions. The influence of pH in the adsorption was determinated in the range of pH (4.0 to 6.0) for Cd2+, Pb2+ and Cr3+, being the more adequate range between the pH 5.0 and 6.0, so it was chosen to work with the pH of 5.5. The time for the dynamic equilibrium for the adsorption process is 60 min for the three materials, for the three studied metal ions. The kinetics model of pseudo-second order had the best fitting to the experimental data. The cassava adsorbents have proved to be efficient in the adsorption of the metallic ions Cd2+, Pb2+ and Cr3+, being the adsorption process of endothermic character, i. e., influenced by the increase of temperature. The cassava materials presented good desorption of Cd2+ and Pb2+, being only the metal Cr3+ the one who presented very low desorption rates, for the biosorbents and for the activated carbon, indicating that this metal is strongly ligated to the adsorbent sites. By the obtained results it can be concluded that the use of the wastes bark, bagasse and bark + bagasse of cassava presented themselves as potential biosorbents viable for the decontamination of hydric bodies polluted by metallic ions Cd2+, Pb2+ e Cr3+. In this way, it is verified that this practice complements the final steps of the productive chain of cassava, bringing a brand new destiny for these solid wastes from the cassava agroindustry
id UNIOESTE-1_e5ca964f349bb434c2dbc0b85d248a24
oai_identifier_str oai:tede.unioeste.br:tede/1324
network_acronym_str UNIOESTE-1
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE
repository_id_str
spelling Gonçalves Júnior, Affonso Celsohttp://lattes.cnpq.br/0274178372961922Pinheiro, Adilsonhttp://lattes.cnpq.br/7655568160453478Pinheiro, Ivone Gohrhttp://lattes.cnpq.br/6522200645618540Dragunski, Douglas Cardosohttp://lattes.cnpq.br/0612112281360342Stangarlin, José Renatohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4798489A6http://lattes.cnpq.br/5254472099796913Schwantes, Daniel2017-07-10T17:37:21Z2017-04-012013-02-18SCHWANTES, Daniel. Cinética, equilíbrio e termodinâmica do processo de adsorção de íons metálicos utilizando resíduos da indústria de mandioca como biossorventes. 2013. 106 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Marechal Cândido Rondon, 2013.http://tede.unioeste.br:8080/tede/handle/tede/1324The present work aimed evaluate the use of solid wastes from the industry of cassava root processing (Manihot esculenta Crantz) (bark, bagasse and the mix bark + bagasse), as natural adsorbents for the removal of the metal ions Cd+2, Pb+2 and Cr3+ from polluted hydric bodies. In the first moment, the biosorbents were characterized chemically, structurally and morphologically. After this step, adsorption tests were conducted aiming to determine the ideal conditions of pH, mass of adsorbent and contact time between the adsorbent/adsorbate for the removal process of these metal ions. The adsorption kinetics was evaluated by the mathematical models of pseudo-first order, pseudo-second order, Elovich and intraparticle diffusion. By this primary results were obtained the isotherms of adsorption, which were linearized by the mathematical models of Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich. Besides, were also evaluated the effect of temperature and the biosorbents desorption capacity. By the micrographs was observed surfaces with characteristics favorable to adsorption process, and by the infrared spectrum were identified possible structural compounds like lignin, cellulose and hemicellulose. The pHPCZ determinated was 6.00, 6.17 and 6.24 for the biosorbents bark, bagasse and bark + bagasse, respectively. The mass tests demonstrate that the proportion biosorbent/contaminant of 8 g/L is enough for an efficient removal of the metal ions. The influence of pH in the adsorption was determinated in the range of pH (4.0 to 6.0) for Cd2+, Pb2+ and Cr3+, being the more adequate range between the pH 5.0 and 6.0, so it was chosen to work with the pH of 5.5. The time for the dynamic equilibrium for the adsorption process is 60 min for the three materials, for the three studied metal ions. The kinetics model of pseudo-second order had the best fitting to the experimental data. The cassava adsorbents have proved to be efficient in the adsorption of the metallic ions Cd2+, Pb2+ and Cr3+, being the adsorption process of endothermic character, i. e., influenced by the increase of temperature. The cassava materials presented good desorption of Cd2+ and Pb2+, being only the metal Cr3+ the one who presented very low desorption rates, for the biosorbents and for the activated carbon, indicating that this metal is strongly ligated to the adsorbent sites. By the obtained results it can be concluded that the use of the wastes bark, bagasse and bark + bagasse of cassava presented themselves as potential biosorbents viable for the decontamination of hydric bodies polluted by metallic ions Cd2+, Pb2+ e Cr3+. In this way, it is verified that this practice complements the final steps of the productive chain of cassava, bringing a brand new destiny for these solid wastes from the cassava agroindustryO presente trabalho teve por objetivo avaliar o uso de resíduos sólidos da indústria de processamento de raízes de mandioca (Manihot esculenta Crantz) (casca, bagaço e a mistura casca + bagaço) como adsorventes naturais na remoção dos íons metálicos Cd2+, Pb2+ e Cr3+ de corpos hídricos contaminados. Em uma primeira etapa, os biossorventes foram caracterizados quimicamente, estruturalmente e morfologicamente. Após esta etapa foram realizados testes de adsorção objetivando determinar as condições ideais de pH, massa de adsorvente, tempo de contado entre adsorvente/adsorvato para o processo de remoção dos íons metálicos. A cinética de adsorção foi avaliada por meio dos modelos matemáticos de pseudoprimeira, pseudossegunda ordem, Elovich e difusão intrapartícula. A partir destes resultados preliminares foram obtidas as isotermas de adsorção, as quais foram linearizadas conforme os modelos matemáticos de Langmuir, Freundlich e Dubinin-Radushkevich. Além disso, foram avaliados o efeito da temperatura e a capacidade de dessorção dos biossorventes. Conforme as micrografias dos biossorventes foram observadas superfícies com características favoráveis à adsorção, e por meio dos espectros de infravermelho foram identificados possíveis compostos estruturais, como lignina, celulose e hemicelulose. O pHPCZ determinado foi de 6,00; 6,17 e 6,24 para os adsorventes casca, bagaço e casca + bagaço, respectivamente. Os testes de massa demonstraram que a proporção biossorvente/contaminante de 8 g/L são suficientes para uma eficiente remoção íons metálicos em solução. A influencia do pH na adsorção foi determinada na faixa de pH (4,0 a 6,0) para Cd2+, Pb2+ e Cr3+, sendo que a faixa mais adequada foi encontrada entre pH 5,0 e 6,0, portanto optou-se por trabalhar com pH de 5,5. O tempo de equilíbrio dinâmico para o processo de adsorção foi de 60 min para os três materiais e para os três íons metálicos estudados. O modelo cinético de pseudossegunda ordem foi o que melhor se ajustou aos valores experimentais. Os adsorventes a base de mandioca se mostraram eficientes na remoção dos íons metálicos Cd2+, Pb2+ e Cr3+, sendo que o processo adsortivo é de caráter endotérmico, ou seja, influenciado pelo aumento da temperatura. Os materiais a base de mandioca apresentaram dessorção de Cd2+ e Pb2+ entre 60 a 80 %, sendo apenas o íon Cr3+ o que apresentou porcentagens de dessorção abaixo de 2%. Pelos resultados obtidos conclui-se que a utilização de biossorventes de mandioca se apresenta viável na descontaminação de corpos hídricos poluídos pelos íons metálicos Cd2+, Pb2+ e Cr3+. Deste modo, verifica-se que esta prática complementa as etapas finais da cadeia produtiva da mandioca, dando um novo destino aos resíduos sólidos a esta atividadeMade available in DSpace on 2017-07-10T17:37:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daniel_Schwantes.pdf: 3325077 bytes, checksum: 845e868a25cd07a543cfa253d63713a6 (MD5) Previous issue date: 2013-02-18Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorapplication/pdfpor-6392337873870130111500Universidade Estadual do Oeste do ParanáMarechal Cândido RondonPrograma de Pós-Graduação em AgronomiaUNIOESTEBRCentro de Ciências AgráriasRemediaçãoBiossorçãoContaminação hídricaSustentabilidadeRemediationBiosorptionHydric contaminationSustainabilityCIÊNCIAS AGRÁRIAS:AGRONOMIACinética, equilíbrio e termodinâmica do processo de adsorção de íons metálicos utilizando resíduos da indústria de mandioca como biossorventesKinetics, equilibrium and thermodynamic of the adsorption process of metallic ions using wastes from the cassava industry as biosorbentsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTEinstname:Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE)instacron:UNIOESTEORIGINALDaniel_Schwantes_2013application/pdf3325077http://tede.unioeste.br:8080/tede/bitstream/tede/1324/1/Daniel_Schwantes_2013845e868a25cd07a543cfa253d63713a6MD51tede/13242017-10-19 21:28:18.857oai:tede.unioeste.br:tede/1324Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://tede.unioeste.br/PUBhttp://tede.unioeste.br/oai/requestbiblioteca.repositorio@unioeste.bropendoar:2017-10-19T23:28:18Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE - Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE)false
dc.title.por.fl_str_mv Cinética, equilíbrio e termodinâmica do processo de adsorção de íons metálicos utilizando resíduos da indústria de mandioca como biossorventes
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Kinetics, equilibrium and thermodynamic of the adsorption process of metallic ions using wastes from the cassava industry as biosorbents
title Cinética, equilíbrio e termodinâmica do processo de adsorção de íons metálicos utilizando resíduos da indústria de mandioca como biossorventes
spellingShingle Cinética, equilíbrio e termodinâmica do processo de adsorção de íons metálicos utilizando resíduos da indústria de mandioca como biossorventes
Schwantes, Daniel
Remediação
Biossorção
Contaminação hídrica
Sustentabilidade
Remediation
Biosorption
Hydric contamination
Sustainability
CIÊNCIAS AGRÁRIAS:AGRONOMIA
title_short Cinética, equilíbrio e termodinâmica do processo de adsorção de íons metálicos utilizando resíduos da indústria de mandioca como biossorventes
title_full Cinética, equilíbrio e termodinâmica do processo de adsorção de íons metálicos utilizando resíduos da indústria de mandioca como biossorventes
title_fullStr Cinética, equilíbrio e termodinâmica do processo de adsorção de íons metálicos utilizando resíduos da indústria de mandioca como biossorventes
title_full_unstemmed Cinética, equilíbrio e termodinâmica do processo de adsorção de íons metálicos utilizando resíduos da indústria de mandioca como biossorventes
title_sort Cinética, equilíbrio e termodinâmica do processo de adsorção de íons metálicos utilizando resíduos da indústria de mandioca como biossorventes
author Schwantes, Daniel
author_facet Schwantes, Daniel
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Gonçalves Júnior, Affonso Celso
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/0274178372961922
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Pinheiro, Adilson
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/7655568160453478
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Pinheiro, Ivone Gohr
dc.contributor.referee2Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/6522200645618540
dc.contributor.referee3.fl_str_mv Dragunski, Douglas Cardoso
dc.contributor.referee3Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/0612112281360342
dc.contributor.referee4.fl_str_mv Stangarlin, José Renato
dc.contributor.referee4Lattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4798489A6
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/5254472099796913
dc.contributor.author.fl_str_mv Schwantes, Daniel
contributor_str_mv Gonçalves Júnior, Affonso Celso
Pinheiro, Adilson
Pinheiro, Ivone Gohr
Dragunski, Douglas Cardoso
Stangarlin, José Renato
dc.subject.por.fl_str_mv Remediação
Biossorção
Contaminação hídrica
Sustentabilidade
topic Remediação
Biossorção
Contaminação hídrica
Sustentabilidade
Remediation
Biosorption
Hydric contamination
Sustainability
CIÊNCIAS AGRÁRIAS:AGRONOMIA
dc.subject.eng.fl_str_mv Remediation
Biosorption
Hydric contamination
Sustainability
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CIÊNCIAS AGRÁRIAS:AGRONOMIA
description The present work aimed evaluate the use of solid wastes from the industry of cassava root processing (Manihot esculenta Crantz) (bark, bagasse and the mix bark + bagasse), as natural adsorbents for the removal of the metal ions Cd+2, Pb+2 and Cr3+ from polluted hydric bodies. In the first moment, the biosorbents were characterized chemically, structurally and morphologically. After this step, adsorption tests were conducted aiming to determine the ideal conditions of pH, mass of adsorbent and contact time between the adsorbent/adsorbate for the removal process of these metal ions. The adsorption kinetics was evaluated by the mathematical models of pseudo-first order, pseudo-second order, Elovich and intraparticle diffusion. By this primary results were obtained the isotherms of adsorption, which were linearized by the mathematical models of Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich. Besides, were also evaluated the effect of temperature and the biosorbents desorption capacity. By the micrographs was observed surfaces with characteristics favorable to adsorption process, and by the infrared spectrum were identified possible structural compounds like lignin, cellulose and hemicellulose. The pHPCZ determinated was 6.00, 6.17 and 6.24 for the biosorbents bark, bagasse and bark + bagasse, respectively. The mass tests demonstrate that the proportion biosorbent/contaminant of 8 g/L is enough for an efficient removal of the metal ions. The influence of pH in the adsorption was determinated in the range of pH (4.0 to 6.0) for Cd2+, Pb2+ and Cr3+, being the more adequate range between the pH 5.0 and 6.0, so it was chosen to work with the pH of 5.5. The time for the dynamic equilibrium for the adsorption process is 60 min for the three materials, for the three studied metal ions. The kinetics model of pseudo-second order had the best fitting to the experimental data. The cassava adsorbents have proved to be efficient in the adsorption of the metallic ions Cd2+, Pb2+ and Cr3+, being the adsorption process of endothermic character, i. e., influenced by the increase of temperature. The cassava materials presented good desorption of Cd2+ and Pb2+, being only the metal Cr3+ the one who presented very low desorption rates, for the biosorbents and for the activated carbon, indicating that this metal is strongly ligated to the adsorbent sites. By the obtained results it can be concluded that the use of the wastes bark, bagasse and bark + bagasse of cassava presented themselves as potential biosorbents viable for the decontamination of hydric bodies polluted by metallic ions Cd2+, Pb2+ e Cr3+. In this way, it is verified that this practice complements the final steps of the productive chain of cassava, bringing a brand new destiny for these solid wastes from the cassava agroindustry
publishDate 2013
dc.date.issued.fl_str_mv 2013-02-18
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2017-07-10T17:37:21Z
dc.date.available.fl_str_mv 2017-04-01
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv SCHWANTES, Daniel. Cinética, equilíbrio e termodinâmica do processo de adsorção de íons metálicos utilizando resíduos da indústria de mandioca como biossorventes. 2013. 106 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Marechal Cândido Rondon, 2013.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://tede.unioeste.br:8080/tede/handle/tede/1324
identifier_str_mv SCHWANTES, Daniel. Cinética, equilíbrio e termodinâmica do processo de adsorção de íons metálicos utilizando resíduos da indústria de mandioca como biossorventes. 2013. 106 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Marechal Cândido Rondon, 2013.
url http://tede.unioeste.br:8080/tede/handle/tede/1324
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Marechal Cândido Rondon
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Agronomia
dc.publisher.initials.fl_str_mv UNIOESTE
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Centro de Ciências Agrárias
publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Marechal Cândido Rondon
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE
instname:Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE)
instacron:UNIOESTE
instname_str Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE)
instacron_str UNIOESTE
institution UNIOESTE
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE
bitstream.url.fl_str_mv http://tede.unioeste.br:8080/tede/bitstream/tede/1324/1/Daniel_Schwantes_2013
bitstream.checksum.fl_str_mv 845e868a25cd07a543cfa253d63713a6
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE - Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE)
repository.mail.fl_str_mv biblioteca.repositorio@unioeste.br
_version_ 1801124522215079936