Síntese e caracterização de zeólita LTA impregnada em óxido de grafite para adsorção de prata em leito fixo e condições pressurizadas

Bibliographic Details
Main Author: Reske, Gabriel Diogo
Publication Date: 2024
Format: Doctoral thesis
Language: por
Source: Manancial - Repositório Digital da UFSM
dARK ID: ark:/26339/001300001b6r9
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Summary: This study presents an investigation detailing the methodology and characterization of a novel material synthesized via the impregnation of zeolite LTA with graphite oxide (GOIZ) for the purpose of Ag (I) adsorption. The first part of the research focused on batch adsorption experiments, where the new adsorbent was characterized and compared with its precursor materials, demonstrating superior performance in Ag (I) adsorption. The adsorption followed the Pseudo-second-order kinetic model and the Freundlich isothermal model with an endothermic nature. The new material presented a remarkable Ag (I) uptake, reaching 142.06 mg/g at 55 °C. These results highlight the considerable potential of graphite oxide impregnated with zeolite LTA as an effective adsorbent for Ag (I) removal from aqueous streams. Furthermore, the Ag (I)-loaded adsorbent exhibited notable antimicrobial activity, with inhibition zones in the growth of Staphylococcus aureus and Escherichia coli of 8 mm and 9 mm, respectively. The study also explored the potential of GOIZ in continuous Ag (I) removal under elevated temperature and pressure conditions using a fixed bed column. The adsorption performance of GOIZ was significantly enhanced at elevated temperatures and pressures, with better results achieved at 200 °C and 25 MPa. Under these conditions, the maximum stoichiometric capacity of the column was 407 mg/g, compared to 47 mg/g at 25 °C and 0.1 MPa. Mathematical modeling using Dose-response models accurately predicted Ag (I) adsorption behavior in the fixed bed column packed with GOIZ, even under extreme temperature and pressure conditions, demonstrating the model's suitability for describing experimental curves. Furthermore, the study delved into the interaction mechanism between Ag (I) and GOIZ, uncovering a dual process governed by the oxidation-reduction mechanism and electrostatic interactions.
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spelling Síntese e caracterização de zeólita LTA impregnada em óxido de grafite para adsorção de prata em leito fixo e condições pressurizadasSynthesis and characterization of zeolite LTA impregnated in graphite oxide for silver adsorption in a fixed bed under pressurized conditionsAdsorçãoÓxido de grafiteZeólitaÍons de prataAlta pressãoAtividade antimicrobianaAdsorptionGraphite oxideZeoliteSilver ionsHigh-pressureAntimicrobial activityCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAThis study presents an investigation detailing the methodology and characterization of a novel material synthesized via the impregnation of zeolite LTA with graphite oxide (GOIZ) for the purpose of Ag (I) adsorption. The first part of the research focused on batch adsorption experiments, where the new adsorbent was characterized and compared with its precursor materials, demonstrating superior performance in Ag (I) adsorption. The adsorption followed the Pseudo-second-order kinetic model and the Freundlich isothermal model with an endothermic nature. The new material presented a remarkable Ag (I) uptake, reaching 142.06 mg/g at 55 °C. These results highlight the considerable potential of graphite oxide impregnated with zeolite LTA as an effective adsorbent for Ag (I) removal from aqueous streams. Furthermore, the Ag (I)-loaded adsorbent exhibited notable antimicrobial activity, with inhibition zones in the growth of Staphylococcus aureus and Escherichia coli of 8 mm and 9 mm, respectively. The study also explored the potential of GOIZ in continuous Ag (I) removal under elevated temperature and pressure conditions using a fixed bed column. The adsorption performance of GOIZ was significantly enhanced at elevated temperatures and pressures, with better results achieved at 200 °C and 25 MPa. Under these conditions, the maximum stoichiometric capacity of the column was 407 mg/g, compared to 47 mg/g at 25 °C and 0.1 MPa. Mathematical modeling using Dose-response models accurately predicted Ag (I) adsorption behavior in the fixed bed column packed with GOIZ, even under extreme temperature and pressure conditions, demonstrating the model's suitability for describing experimental curves. Furthermore, the study delved into the interaction mechanism between Ag (I) and GOIZ, uncovering a dual process governed by the oxidation-reduction mechanism and electrostatic interactions.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESEste estudo apresenta uma investigação sobre a metodologia e caracterização de um novo material sintetizado via impregnação de zeólita LTA em óxido de grafite (GOIZ) para a adsorção de Ag (I). A primeira parte desta tese focou em experimentos de adsorção em batelada, onde o novo adsorvente foi caracterizado e comparado com seus materiais precursores, demonstrando desempenho superior na adsorção de Ag (I). A adsorção seguiu o modelo cinético de pseudo-segunda ordem e o modelo isotérmico de Freundlich com natureza endotérmica. O novo material apresentou uma capacidade de adsorção de Ag (I), alcançando 142,06 mg/g a 55 °C. Esses resultados destacam o considerável potencial do óxido de grafite impregnado com zeólita LTA como um adsorvente eficaz para a remoção de Ag (I) de correntes aquosas. Além disso, o adsorvente carregado com Ag (I) exibiu notável atividade antimicrobiana, com zonas de inibição no crescimento de Staphylococcus aureus e Escherichia coli de 8 mm e 9 mm, respectivamente. O estudo também explorou o potencial do GOIZ na remoção contínua de Ag (I) sob condições de temperatura e pressão elevadas em uma coluna de leito fixo. O desempenho de adsorção do GOIZ foi significativamente melhorado em temperaturas e pressões elevadas, com melhor resultado alcançados a 200 °C e 25 MPa. Nessas condições, a capacidade estequiométrica máxima da coluna foi de 407 mg/g, comparada a 47 mg/g em 25 °C e 0,1 MPa. A modelagem matemática usando modelos de Dose-response previu com precisão o comportamento de adsorção de Ag (I) na coluna de leito fixo preenchida com GOIZ, mesmo sob condições extremas de temperatura e pressão, demonstrando a adequação do modelo para descrever as curvas experimentais. Além disso, o estudo investigou o mecanismo de interação entre Ag (I) e GOIZ, revelando um processo dual governado pelo mecanismo de oxidação-redução e interações eletrostáticas.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia QuímicaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaCentro de TecnologiaCastilhos, Fernanda dehttp://lattes.cnpq.br/4590978604104577Dotto, Guilherme LuizCancelier, AdrianoJahn, Sergio LuizPerondi, DanieleSobrinho, Maurício Alves da MottaReske, Gabriel Diogo2024-09-12T15:45:51Z2024-09-12T15:45:51Z2024-08-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/33021ark:/26339/001300001b6r9porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2024-09-12T15:46:28Zoai:repositorio.ufsm.br:1/33021Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2024-09-12T15:46:28Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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