Carvão ativado de casca de maracujá como adsorvente alternativo na remoção de corantes alimentícios sintéticos em solução aquosa mono e multicomponente

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Cabral, Lucas Lacerda
• Orientador(a): Carvalho, Karina Querne de
• Banca de defesa: Carvalho, Karina Querne de , Lenzi, Marcelo Kaminski , Domingues, Roberta Carolina Pelissari Rizzo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Resíduos industriais; Águas residuais - Purificação; Estatística - Planejamento; Adsorção; Corantes; Factory and trade waste; Sewage - Purification; Statistics - Planning; Adsorption; Colorings matter
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29292

Uma parcela considerável de corantes sintéticos é descartada em corpos hídricos devido à grande quantidade utilizada no processo industrial, sendo a toxicidade destes compostos prejudicial à comunidade aquática. A adsorção tem sido investigada como um processo de tratamento eficiente para estes poluentes, aliada ao uso de adsorventes alternativos. O maracujá, fruto amplamente produzido e consumido no Brasil, possui como principal resíduo a casca, com grande potencial de reaproveitamento como adsorvente. Com isso, o objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicação de um carvão ativado produzido da casca do maracujá (CCM) como adsorvente alternativo na remoção dos corantes alimentícios sintéticos azul de indigotina (AI), amarelo tartrazina (AT) e ponceau 4R (P4R) em solução aquosa mono e multicomponente. O adsorvente foi caracterizado físico-química e texturalmente. A eficiência de remoção foi otimizada por planejamento experimental fatorial com delineamento composto central rotacional (DCCR) 22, para investigar a influência da dosagem do adsorvente (D) e temperatura (T) na adsorção dos corantes. Ensaios cinéticos foram realizados para obter o tempo de equilíbrio, com ajustes dos dados experimentais aos modelos de pseudo-primeira ordem de Lagergren, pseudo-segunda ordem de Ho-McKay e Elovich. Ensaios de isotermas de equilíbrio foram conduzidos e os dados ajustados aos modelos de Freundlich, Langmuir, Sips, Temkin e Redlich-Peterson. Ensaios termodinâmicos foram executados nas temperaturas de 25, 40 e 55 ºC para determinação das variações de entalpia (ΔHº), entropia (ΔSº) e energia de Gibbs (ΔGº). Ensaios em soluções binárias e ternárias foram conduzidos para investigar a competitividade dos corantes pelos sítios disponíveis no adsorvente. Nas condições ótimas obtidas no planejamento foram tratados efluentes sintéticos contendo os corantes. O adsorvente apresentou característica macroporosa, área superficial pequena (0,08 m2 g-1), pH alcalino (10,90) e predominância de grupos básicos pelo método de Boehm (0,56 mmol g-1). Pelo DCCR foi verificada maior eficiência de remoção para AI (100%) em D = 8,8 g L-1 e T = 45,3 ºC, para AT (79%) em D = 9,6 g L-1 e T = 52,5 ºC e para P4R (84%) em D = 8,7 g L-1 e T = 52,9 ºC. Os dados experimentais foram melhor ajustados pelo modelo cinético de Elovich (R2 > 0,98) e de isotermas por Redlich-Peterson (R2 > 0,99), ambos preconizando influência de processos químicos na adsorção. Os resultados termodinâmicos denotaram processo endotérmico (ΔHº > 0), com alto grau de aleatoriedade das moléculas (ΔSº > 0) e espontâneo (ΔGº < 0). Nas soluções multicomponentes foram notados efeitos antagônicos de interação entre os corantes, em que a presença de um adsorvato suprimiu a adsorção do outro, levando a menores quantidades adsorvidas em comparação aos ensaios monocomponente. Estudos dos mecanismos indicaram a ocorrência da adsorção por preenchimento de poros, atração eletrostática, ligação de hidrogênio, interação do tipo π-π e formação de ligação covalente. A aplicação do CCM no tratamento de efluentes sintéticos apresentou resultados promissores com boas eficiências de remoção para AI (99,87%), AT (52,51%) e P4R (67,90%). Portanto, foi possível constatar a potencial aplicação do CCM como adsorvente alternativo de corantes alimentícios, com base nos resultados obtidos neste trabalho.