Efeito da acidez de grupos superficiais na remoção de cilindrospermopsina por adsorção em carbonos ativados

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Main Author: Novaes, Helzalyce Rocha
Publication Date: 2023
Format: Master thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da UnB
Download full: http://repositorio.unb.br/handle/10482/49298
Summary: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2023.
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spelling Efeito da acidez de grupos superficiais na remoção de cilindrospermopsina por adsorção em carbonos ativadosCilindrospermopsinaCianotoxinasÁgua - qualidadeÁgua - tratamentoÁgua - estações de tratamentoEsgotos - tratamentoDissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2023.A cilindrospermopsina (CYN) é um metabólito tóxico produzido por diversas espécies de cianobactérias, que pode ser encontrado dissolvido em elevadas quantidades nos ambientes aquáticos, incluindo fontes de água para abastecimento humano, representando, assim, um desafio para as estações de tratamento de água (ETAs). Por isso, se faz necessário o emprego de métodos avançados de tratamento de água potável, complementares aos sistemas convencionais. Dentre eles, a adsorção em carbono ativado (CA) tem se mostrado uma alternativa promissora e eficiente. Nesse contexto, o presente trabalho avaliou a cinética e capacidade de adsorção no equilíbrio da CYN por CAs pulverizados com diferentes graus de acidez. Os adsorventes foram sintetizados a partir de um CA mesoporoso preparado à base da casca-de-coco submetido à ativação química por H3PO4. Em seguida, este CA foi submetido a um tratamento com HNO3, que deu origem a um CA rico em grupos funcionais oxigenados ácidos (CAOx) e a um tratamento térmico a 850 °C sob atmosfera inerte, que produziu um CA de menor acidez (CAHT). Os ensaios cinéticos foram realizados em águas de estudos de matriz ultrapura e de matriz de água superficial ultrafiltrada proveniente do Lago Paranoá (Brasília - DF). Os ensaios de adsorção no equilíbrio foram desenvolvidos apenas em matriz de água ultrapura. O CA de melhor desempenho nos ensaios de adsorção também foi avaliado na forma granular por meio de ensaios rápidos em coluna de escala reduzida (ERCER) em matriz de água do Lago Paranoá ultrafiltrada. Nas duas águas de estudo empregados, os dados cinéticos do CAHT e CAOx se ajustaram ligeiramente melhor ao modelo de pseudo-segunda ordem. Além disso, a difusão no filme demonstrou ser a fase limitante para adsorção da toxina nas horas iniciais de contato, seguida pela difusão intrapartícula próximo à condição de equilíbrio. Os dados de adsorção no equilíbrio se ajustaram melhor ao modelo de isotermas de Langmuir para ambos os CAs. Apesar de sua menor porosidade e área superficial específica, o CAHT rendeu resultados de cinética e capacidade de adsorção melhores (k2 água ultrapura = 0,0083min-1 ; k2 água do Lago Paranoá ultrafiltrada = 0,025 min-1 ; qmax água ultrapura = 2,52 µg/mg) em comparação ao CAOx. Os ensaios ERCER foram realizados com o carbono ativado tratado termicamente CAHT em água de matriz do Lago Paranoá ultrafiltrada. O tempo de ruptura estimado para uma coluna adsorvedora em escala real foi de 28,4 dias, considerando uma concentração inicial de toxina de 15 µg/L e um tempo de contato de leito vazio (TCLV) de 10 minutos.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Cylindrospermopsin (CYN) is a toxic metabolite produced by several species of cyanobacteria. CYN can be dissolved in high proportions in aquatic environments, including water sources for human supply, thus representing a challenge for water treatment plants (WTPs). Therefore, it is necessary to use advanced drinking water treatment methods in addition to conventional systems. Amongst them, adsorption onto activated carbon (AC) has proven to be a promising and cost-effective alternative. So, the present work evaluated CYN adsorption onto two ACs with different acidic degrees. The adsorbents were synthesized as follows. Firstly, a starting mesopore-rich AC was prepared by chemical activation of coconut shells with H3PO4. Then, this AC was submitted to (i) treatment with HNO3, which gave rise to an AC rich in acidic oxygenated functional groups (ACOx); (ii) a heat treatment at 850 °C under an inert atmosphere, which rendered a much less acidic AC (ACHT). The kinetic tests were carried out in two study waters with different matrices: ultrapure water and ultrafiltered surface water from Lake Paranoá WTP (Brasília - DF). Equilibrium adsorption tests were carried out only in the ultrapure water matrix. The AC with the best performance in adsorption tests was also evaluated in the granular form through rapid small-scale column tests (RSSCTs). In both study waters, ACOx and ACHT fitted slightly better the pseudo-second-order model. Also, film diffusion was the limiting phase for toxin adsorption in the initial contact hours, followed by intraparticle distribution close to the equilibrium condition. The equilibrium adsorption data fitted the Langmuir isotherm model the better for both ACs. Despite its lower porosity and specific surface area, ACHT yielded better results in terms of kinetics and adsorption capacity (k2 ultrapure water = 0.0083 min-1 ; k2 ultrafiltered Lake Paranoá water = 0.025 min-1 ; qmax ultrapure water = 2.52 µg/mg). The RSSCT tests were conducted with ACHT in the ultrafiltered Lake Paranoá water matrix. The estimated breakthrough for a full-scale adsorption column was 28.4 days, for an initial toxin concentration of 15 µg/L and an empty bed contact time (EBCT) of 10 minutes.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (FT ENC)Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental e Recursos HídricosGinoris, Yovanka PérezPrauchner, Marcos JulianoNovaes, Helzalyce Rocha2024-07-29T20:00:06Z2024-07-29T20:00:06Z2024-07-292023-10-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfNOVAES, Helzalyce Rocha. Efeito da acidez de grupos superficiais na remoção de cilindrospermopsina por adsorção em carbonos ativados. 2023. 111 f., il. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023.http://repositorio.unb.br/handle/10482/49298porA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2025-02-27T17:57:45Zoai:repositorio.unb.br:10482/49298Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2025-02-27T17:57:45Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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