Resíduos agroindustriais como precursores para preparação de materiais adsorventes visando a remoção de íons Cd(II) e Pb(II) em sistema de mistura binária

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: SANTOS, Victor Hugo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco; UFPE; Brasil; Programa de Pos Graduacao em Engenharia Quimica
• Palavras-chave em Português: Engenharia química; Adsorção; Cádmio; Chumbo; Mistura binária; Resíduo agroindustrial
• Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/42259

O aumento da produção industrial teve como consequência uma crescente geração de resíduos, contribuindo para os impactos ambientais negativos, com destaque para as agroindústrias. Desta forma, a fim de aproveitar esses resíduos os mesmos têm sido empregados na preparação de adsorventes para adsorção de íons metálicos de meios aquosos. Diante do exposto, esse trabalho teve como objetivo avaliar adsorventes preparados a partir de resíduos agroindustriais para remoção de íons cádmio (Cd(II)) e chumbo (Pb(II)) em mistura binária. Foram utilizadas a casca de amendoim e a semente de graviola como precursores para produção de adsorventes. O adsorvente utilizado nos estudos foi selecionado a partir de um teste preliminar, e este foi caracterizado. Em seguida, foram definidas as condições operacionais e realizados ensaios cinéticos, de equilíbrio e termodinâmicos, bem como foi avaliada a possibilidade de regeneração do adsorvente. Dentre os 10 adsorventes preparados o ativado com ácido fosfórico obtido a partir da casca de amendoim (AQ) foi o que apresentou melhor resultado para ambos os íons. Foram identificados grupamentos oxigenados na superfície do AQ e o pH do ponto de carga zero do material igual a 7,2. Na titulação de Boehm foi identificado um aumento das funções básicas, fenólicas e carboxílicas proveniente da degradação do material, favorecendo a adsorção dos íons metálicos pelo AQ. As condições operacionais que forneceram a maior capacidade adsortiva sem precipitação foram: pH igual a 5, relação massa do adsorvente e volume da solução de 2 g/L e velocidade de agitação de 50 rpm. Após essas condições definidas, o estudo cinético foi realizado por 6 h em diferentes proporções dos íons metálicos (0,25:0,5; 0,5:0,5 e 0,5:0,25 em mmol/L) em solução, sendo o primeiro valor relacionado ao Cd(II) e o segundo ao Pb(II). Foi observada uma rápida adsorção, sendo necessário apenas 3 min para que o equilíbrio fosse atingido. O modelo de pseudo-segunda ordem foi o que melhor representou os dados com valores de coeficientes de regressão linear maiores que 0,91 e Chi quadrado inferiores a 0,0001 para todas as concentrações estudadas. No estudo de equilíbrio, realizado a 30°C, o modelo de Langmuir estendido se ajustou aos dados experimentais obtendo coeficientes de regressão linear igual a 0,90 com capacidade adsortiva máxima de 0,7 mais ou menos 0,3 mmol/g e constante de equilíbrio Langmuir multicomponente de 5,0 mais ou menos 3,6 L/mmol para o Cd(II) e capacidade adsortiva máxima de 0,7 mais ou menos 0,1 mmol/g e constante de equilíbrio Langmuir multicomponente 40,5 mais ou menos 14,9 L/mmol para o Pb(II). No estudo termodinâmico realizado nas temperaturas de 30, 40, 50 e 60°C foi observada uma tendência de queda na capacidade adsortiva com o aumento da temperatura, indício de adsorção exotérmica. Também foi realizado um planejamento fatorial dois a terceira para definir as condições operacionais para a desssorção, obtendo uma dessorção máxima de 84,5% para o Cd(II) e 73,3% para o Pb(II) com um volume cinco vezes menor de eluente em relação ao adsorvato. No segundo ciclo de adsorção foi observada uma queda de 78% para o Cd(II) e 35% para o Pb(II) no percentual de remoção. Diante do exposto, o AQ mostrou potencial para aplicação como adsorvente para remoção dos íons Cd(II) e Pb(II) simultaneamente em meio aquoso.