40ª Reunião Ibérica de Adsorção - Livro de Resumos

Livro de resumos das Conferências Plenárias e das Comunicações Orais e em Poster apresentadas no congresso internacional "40ª Reunião Ibérica de Adsorção" que decorreu nos dias 5, 6 e 7 de setembro de 2016, na Universidade de Évora.

Activated Carbons Produced from Mixtures of Synthetic Polymers by Physical and Chemical Activation: Application on MCPA Removal

The production of AC was achieved using the most common industrial and consumer solid waste, namely PET, alone or blended with other synthetic polymer such PAN. The PET-PAN mixture (1:1 W/W %) was subjected to carbonization, with a pyrolysis yield off 31.9%, between that obtained with PET (16.9%) or PAN (42.6%) separately. By mixing PET, as a raw material, with PAN (different ratio), an improvement in the final yield of the AC production, for the same activation time, with CO2, was found.

Activated Carbons Produced from Mixtures of Synthetic Polymers by Physical and Chemical Activation: Application on MCPA Removal

The production of AC was achieved using the most common industrial and consumer solid waste, namely PET, alone or blended with other synthetic polymer such PAN. The PET-PAN mixture (1:1 W/W %) was subjected to carbonization, with a pyrolysis yield off 31.9%, between that obtained with PET (16.9%) or PAN (42.6%) separately. By mixing PET, as a raw material, with PAN (different ratio), an improvement in the final yield of the AC production, for the same activation time, with CO2, was found.

Metformin adsorption onto activated carbons prepared by hydrothermal carbonization and activation

The hydrothermal carbonization can be considered an environmental friendly process for the production of carbon materials with tailored properties, such as regular porous structure and specific surface chemistry. This process is easy to perform and uses mild temperatures without the use of solvents or gases, which results in a positive environmental balance when compared with the usual pyrolysis process [1]. Diabetes affects more than 152 million people in Europe and is on the rise all over the World. Metformin is one of the most used drugs to treat type 2 diabetes. This drug is an endocrine disruptor with a potential negative impact in the environment due to the fact that metformin is almost not metabolized in the human body and the incorrect disposal into the domestic garbage. Another relevant aspect is the danger of overdose intake of the drug that can lead to lactic acidosis, which in extreme cases can be lethal. The work now reported study the in vitro adsorption of metformin onto activated carbons using simulated gastric and intestinal fluids.

Aplicação de carvões activados de precursors lenhocelulósicos de origem Angolana na remoção de diuron.

As questões ambientais e de saúde pública estão cada vez mais presentes na agenda internacional. Em particular as consequências indesejadas da utilização de pesticidas na agricultura, em países em desenvolvimento, são um dos tópicos de maior atenção tanto ao nível político, social como científico [1]. Entre as técnicas mais utilizadas para a redução ou remoção destes poluentes a partir de águas contaminadas (naturais, consumo ou residuais) está a adsorção recorrendo a carvões ativados [2]. Esta estratégia ganha importância quando é possível valorizar os desperdícios de recursos endógenos de cada região. Este trabalho segue esta linha, pela via do aproveitamento de desperdícios lenhocelulósicos de origem angolana na produção de carvões ativados para utilização na remoção de um pesticida de largo espectro de aplicação na agricultura.

MDF and PB composites wastes used in the production of activated carbons by physical activation

O desenvolvimento de materiais de carbono continua a ser, na atualidade, uma das áreas de grande interesse junto das comunidades científica e industrial [1]. Especial atenção é dada à valorização de resíduos da indústria, de baixo valor económico, tentando desta forma resolver problemas de gestão de grandes quantidades de desperdícios [2]. De especial relevo destacamos os resíduos potencialmente perigosos, segundo os dados da FAO – Food and Agriculture Organization das Nações Unidas [3]. O desenvolvimento de novos materiais para a indústria do mobiliário, substitutos da madeira, tem gerado uma enorme diversidade de produtos mas também de resíduos. Os mais comuns no mercado são os materiais compósitos, entre eles o PB – ParticleBoard e o MDF – Medium Density Fibreboard, os quais registam um aumento de consumo na Europa de 1,3% e 4,3%, respetivamente, mesmo em período de crise económica como a que estamos a atravessar [3]. O presente trabalho tem como objetivo o estudo do potencial destes resíduos para a produção de carvões ativados (CA) em formas monolíticas, gerando um produto com um elevado valor acrescentado e com características inovadoras para a posterior aplicação em processos de adsorção.

Avaliação da eficiência de remoção do contaminante de origem farmacêutica atenolol pela planta phragmites australis em leitos construídos de macrófitas

O atenolol é um fármaco β-bloqueador normalmente encontrado em águas residuais devido à incapacidade que os processos convencionais de tratamento destas águas têm em removê-lo. Neste trabalho foram utilizados microcosmos de leitos construídos de macrófitas de fluxo sub-superficial utilizando uma matriz de argila expandida (LECA) e plantados com Phragmites australis para avaliar a sua capacidade em remover atenolol das águas residuais. Para a detecção e quantificação do atenolol em soluções aquosas (águas e efluentes) desenvolveu-se e optimizou-se uma metodologia analítica usando separação cromatográfica por HPLC e detecção espectrofotométrica por diode array (HPLC-DAD) ou por ultravioleta visível (HPLC-UV-Vis). Desenvolveu-se também um procedimento de limpeza e concentração de amostra por extracção em fase sólida (SPE), o qual foi utilizado sempre que as concentrações do analito se encontraram abaixo dos limites de quantificação do equipamento. A utilização desta metodologia de HPLC, combinada com uma eficaz pré-concentração por SPE, resultou num método analítico com um limite de quantificação muito reduzido (9 ngmL-1) e elevada reprodutibilidade (RSD<4%). A eficiência de remoção de atenolol pelos sistemas de macrófitas estudados foi de 93% após um tempo de retenção de 4 dias. Foram testados leitos só com LECA e com LECA e plantas para remoção do atenolol. Nos leitos só com LECA, a cinética de remoção foi caracterizada por um rápido passo inicial (uma remoção de aproximadamente 75% após apenas 24 h), o qual é frequentemente atribuído à adsorção na matriz de LECA. A remoção de atenolol nos leitos de LECA continuou a aumentar de forma constante até ao final do ensaio (8 dias), sendo, contudo cerca de 5-10% mais baixo do que o valor observado nos leitos das plantas após os 4 primeiros dias. Para o tempo de retenção de 4 dias a maioria do atenolol é removido pela matriz de LECA, porém um acréscimo de cerca de 12-14% relativamente à eficiência de remoção global pode ser atribuído às plantas (Phragmites australis), o que está de acordo com trabalhos anteriormente publicados. Apesar de ser necessário realizar mais testes utilizando sistemas em larga escala, de modo a conseguir avaliar totalmente o comportamento do atenolol num sistema de leitos construídos de macrófitas, o presente estudo apresenta a possibilidade de aplicar este tipo de sistemas, relativamente baratos, no tratamento de águas residuais contaminadas com atenolol. ABSTRACT: Atenolol is a β-blocker drug commonly found in wastewaters due to the inability of the conventional wastewater treatment processes to remove it. ln this study, subsurface flow constructed wetland microscosm systems have been established with a matrix of light expanded clay aggregates (LECA) and planted with Phragmites australis in order to evaluate their ability to remove atenolol from wastewater. For the detection and quantification of atenolol in aqueous solutions (water and wastewater), an adequate analytical methodology was developed and optimized using chromatographic separation by HPLC and diode array (DAD) or UV-Vis spectrophotometric detection. A sample clean-up and preconcentration procedure by solid phase extraction (SPE) was also developed for use whenever the concentration levels of the analyte were below the instrument's limit of quantification. Combined with an efficient SPE concentration step, the use of HPLC yielded an analytical method for atenolol quantification with very low LOQ (9 ngmL-1) and high reproducibility (RSD< 4%). Overall atenolol removal efficiency of 93% was achieved after a retention time of only 4 days with the microcosm systems planted with Phragmites australis. The removal kinetics was characterized by an initial fast step (removal of about 75% after just 24h) which is mainly attributable to adsorption on the LECA matrix. Atenolol removal in LECA beds continues to increase in a steady pace up to the end of the assay (8 days) being nevertheless about 5-l 0% lower than those observed in the planted beds after the first 4 days. For the retention time of 4 days most of the atenolol is removed by the LECA matrix but an additional 12-14% to the overall removal efficiency can be attributed to the Phragmites plants, which comes in agreement with other published reports. Despite the fact that further tests using larger­ scale systems are required to fully evaluate the atenolol behavior in a constructed wetland system, this study points out to the possible application of these low-cost wastewater systems to treat atenolol contaminated wastewater.

Using Different Co-Adjuvant Activating Agents to Improve Activated Carbon Adsorption Capacities

Activated carbon (AC) has proved to be an effective adsorbent for the removal of an assortment of organic and inorganic pollutants from aqueous or gaseous media. However, the pursuit for more effective and cheaper AC is still very active and a diversity of textural and chemical treatments are described as a way to expand their applications. It is well known that the surface area and surface chemistry of AC strongly affect their adsorption capacity [1-3]. In particular, an increase in the nitrogen content has been related to an increase of the basic character and also to the development of the porous structure. In most published work this was achieved through an AC post treatment, including either a reaction with nitrogen containing reagents, such as ammonia, nitric acid, or a diversity of amines. However, the AC prepared directly from a nitrogen rich precursor through a physical or chemical activation is referred to as presenting the best characteristics, namely high nitrogen content, high basic character, low nitrogen leaching and also a good thermal stability [4]. To improve the AC adsorption capacities for acidic pesticide removal from the aqueous phase, we intend to improve the porous structure and introduce nitrogenated groups directly into the AC matrix, using different co-adjuvant activating agents as a nitrogen source, by chemical activation, with potassium hydroxide, of cork or poly(ethyleneterephthalate) (PET) precursors.

Preparação, caracterização e modificação de adsorventes para remoção de pesticidas de águas

O objectivo principal deste trabalho de mestrado consistiu em avaliar a potencial utilização de materiais adsorventes, nomeadamente, de carvões activados (AC) preparados por activação química com KOH, a partir de PET reciclado, e de materiais com estrutura mesoporosa ordenada, do tipo MCM-41 e SBA-15, na remoção de ácido 4 - cloro - 2 - metilfenoxiacético (MCPA) e de azul de metileno (MB), presentes nas águas. Nesta tese apresentam-se estudos de preparação e caracterização de materiais micro e mesoporosos e também estudos de avaliação da capacidade adsortiva em fase líquida. Prepararam-se três materiais microporosos, nomeadamente, PET-2-700, PET-2-700ox (AC oxidado) e PET-2-700red (AC reduzido), dois materiais constituídos exclusivamente por mesoporos, Si-MCM-41 e Ti-MCM-41-50 e dois materiais contendo maioritariamente mesoporos, mas que também possuem alguma microporosidade, tais corno, Si-SBA-15 e Ti-SBA-15-50. A caracterização textural dos adsorventes foi inferida por adsorção de azoto a 77K e por de difracção de raios X. Recorreu-se a três métodos de análise das isotérmicas, nomeadamente, Dubinin-Radushkevich, Brunauer-Ernrnett-Teller e alfa-s (as). A caracterização química dos AC foi realizada recorrendo-se a técnicas de análise elementar (AE) e espectroscopia de infravermelho com transformadas de Fourier (FTIR) e à determinação do ponto de carga zero. Os três carvões activados possuem valores de área superficial externa idênticos, o PET-2-700 possui o maior volume microporoso e o PET-2-700ox exibe o maior diâmetro de poros. Por outro lado, o PET-2-700ox possui um carácter fortemente ácido, o PET-2-700 exibe carácter ligeiramente ácido e o PET-2-700red apresenta propriedades ligeiramente alcalinas. Com base na AE, todas as amostras possuem percentagens de carbono elevadas, sendo que o PET-2-700red apresenta o valor mais elevado. Os resultados obtidos para a caracterização estrutural dos revelaram a obtenção de materiais mesoporosos de alta qualidade, definida pela elevada regularidade e uniformidade da estrutura porosa. A análise dos parâmetros de caracterização textura! permitiu inferir que os quatro materiais mesoporosos possuem valores de área superficial elevados, e que os materiais SBA-15 apresentam valores de volume poroso total e de tamanho de poros superiores aos manifestados pelos MCM-41. A incorporação de titânio não conduziu a uma perda significativa de qualidade dos materiais substituídos em relação às correspondentes amostras de sílica. Efectuaram-se estudos de adsorção em fase líquida de forma a avaliar a possível aplicação dos vários adsorventes na remoção de MCPA e de MB de efluentes líquidos. concluiu-se que o tempo de equilíbrio de 72 horas seria adequado e que a capacidade de adsorção dos vários AC era superior em meio ácido. Com base nas isotérmicas de adsorção do MCPA e do MB e na aplicação da representação de Langmuir e de Freundlich, foi possível concluir que o PET-2-700 possui a maior capacidade de adsorção do MCPA, 1.42 mmol/g, enquanto que o PET-2-700ox revelou a maior capacidade de adsorção do MB, 1.43 mmol/g. Na realidade, os materiais microporosos estudados apresentaram percentagens de remoção elevadas, tanto do MCPA como do MB. Relativamente aos materiais mesoporosos ordenados preparados neste trabalho, a percentagem de remoção de para os poluentes em estudo foi relativamente baixa, constatando-se que nesta fase dos estudos não constituem uma alternativa viável à utilização dos AC. No entanto, uma funcionalização criteriosa dos mesmos pode eventualmente proporcionar um aumento da capacidade adsortiva. ABSTRACT: The work presented in this master thesis, consisted of evaluating the potential use of different adsorbents materials, like activated carbon (AC) prepared by chemical activation with KOH, from recycled poly (ethylene terephthalate) (PET) and materials with ordered mesoporous structure such as MCM-41 and SBA-15, for removing acid 4-chlorine-2-metilfenoxiacétic and methylene blue from aqueous phase. We had prepared three microporous materials, PET-200-700, PET-2-700ox (AC oxidized) and PET-2-700red (reduced AC), two materials consisting exclusively of mesopores, Si-MCM-41 and Ti-MCM-41-50 and two materials containing mainly mesopores, but also having some microporosity, such as Si-SBA-15 and Ti-SBA-15-50. The textural characterization of the adsorbents was inferred by nitrogen adsorption at 77K and X-ray diffraction. Three methods were used to analyse the isotherms, namely, Dubinin-Radushkevich, Brunauer-Emmett-Teller and alpha-s (as). The chemical characterization of AC was performed using the elementary analysis, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and determination of the point of zero charge. Concerning the AC, the three present almost the same externa! surface area, PET-2-700 has a high micropore volume and PET-2-700ox shows the largest pore size diameter. On the other hand, PET-2-700ox had a strong acid character, PET-2-700 exhibits just a slightly acid character and PET-2-700red presents alkaline properties. The AE analysis allows confirming the high carbon content of theses AC, with PET-2-700red exhibiting the highest carbon proportion. The results from the structural characterization of the mesoporous materials, had disclosed the attainment of materials with high quality, defined by the raised regularity and uniformity of the porous structure. The analysis of the textural parameters allowed inferring that the four studied mesoporous materials possess high superficial area. The SBA-15 type materials present higher values of total porous volume and pores size diameter as the MCM-41. Also, the titanium incorporation did not lead to a significant loss of quality of the materials substituted in relation to the corresponding silica samples. The adsorption studies in liquid phase allow evaluating the possibility of using the different adsorbents for the MCPA and the MB removal. The kinetic studies had allowed to state the equilibrium time as 72 hours and a higher adsorption capacity was achieved in an acid medium. The influence of the pH of the medium, on the MCPA adsorption was evaluated. The MCPA and MB isotherms were analysed based on the Langmuir and Freundlich equation, the representations presented an excellent linearity, indicating the applicability of these equations to these systems. Also, it allows concluded that PET-2-700 had a higher adsorption capacity for MCPA, 1.42 mmol/g, and PET-2-700ox had a higher adsorption capacity for MB, 1.43 mmol/g. The AC used presented high removal percentages for MCPA and MB. Concerning the mesoporous materials prepared in this work, the percentage removal for the pollutants in study was relatively low, and evidencing that at the moment these mesoporous materials do not constitute a viable alternative to the AC. However, an astute funcionalisation of the same ones can, eventually provide an increase of the adsorption capacity.