Adsorção de ibuprofeno e ácido clofíbrico em carvões activados

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Remoção de compostos farmacêuticos de águas residuais por carvões activados

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia química e bioquímica

Estudo da eficiência de adsorção de chumbo presente em meio líquido através da utilização de carvões obtidos na co-pirólise de diferentes resíduos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Espectroscopia in situ no estudo cinético da adsorção de produtos farmacêuticos poluentes em carvões activados

A utilização dos carvões activados na remoção compostos poluentes dos efluentes urbanos tem demonstrado ser um processo cada vez mais económico e eficaz, sendo por isso muito utilizado no sector de tratamento e purificação de águas de abastecimento. O principal objectivo desta dissertação foi aplicar espectroscopia UV-Vis in situ no processo de adsorção em fase líquida de PPCP’s, nomeadamente cafeína e paracetamol. Nesta nova abordagem de medição e procedimento experimental, tiveram de se ter em conta vários factores e estudar o seu efeito durante o processo de adsorção. Um destes factores é a presença do carvão durante a medição da absorvância em espectroscopia. Deste modo, foram realizadas medições ao longo do tempo em soluções de carvão activado para determinar qual a sua interferência na medição e os motivos de tal comportamento. Verificou-se também que a forma, a quantidade e a agitação do carvão também influenciam os resultados de espectroscopia. Aplicando este novo método de medição, foi necessário adaptar a lei de Lambert-Beer para calcular os valores de concentração das espécies em solução, eliminando o erro na medição, provocado pela presença do carvão. Deste modo, o método de decomposição espectral foi aplicado e verificou-se que apenas as concentrações de carvão calculadas não correspondem aos valores reais em solução, apenas a sua variação demostra a evolução da interferência do adsorvente na medição dos valores de absorvância. No estudo cinético de adsorção dos solutos foi usado um carvão comercial tanto em pó como em formato granular. Durante o processo de adsorção em carvão granular verificou-se que a velocidade de adsorção foi menor, provavelmente devido à maior dificuldade de acesso aos poros, provocada pela complexidade da estrutura. Contudo, registou-se sempre uma remoção completa do soluto neste carvão, uma vez que a quantidade mínima possível nestes ensaios de carvão NOG é de 2,5mg, sendo uma quantidade relativamente superior à necessária para remover o soluto completamente da solução. Num pequeno estudo de adsorção de cafeína em carvões de diferentes origens confirmou-se que a eficiência de remoção do soluto é proporcional ao volume total de poros e deduz-se que a sua velocidade de adsorção está relacionada com a presença de mesoporosidade. Comparando a eficiência de remoção e a velocidade de adsorção dos dois solutos pelo mesmo carvão, observou-se que a adsorção da cafeína é mais rápida. Apesar dos valores de solubilidade e de volume molecular não justificarem de imediato este resultado, a cafeína tem maior afinidade com o carvão comercial, sugerindo a existência de propriedades químicas e texturais do carvão que levam a estes resultados. Por último, efectuou-se um estudo de adsorção de misturas para verificar a hipótese de adsorção competitiva entre os solutos. Após a realização dos ensaios verificou-se que não existe competição significativa entre a cafeína e o paracetamol.

Valorização de residuos de biomassa preparação de carvões activados para remoção de poluentes orgânicos

O trabalho que se apresenta nesta dissertação foi realizado na Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, no Grupo de Adsorção e Materiais Adsorventes em parceria com o grupo de Engenharia das Reacções (Departamento de Química, REQUIMTE) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa. De uma parte do trabalho desenvolvido resultaram duas comunicações na Annual World Conference on Carbon 2012 na Cracóvia, Polônia, que se realizou em Junho de 2012; e uma comunicação aceite para apresentação na XXXVII Reunião Ibérica de Adsorção (RIA 2012) em Sevilla, Espanha, que se irá realizar em Setembro de 2012.

Estudo de carbonizados resultantes da gasificação e co-pirólise de resíduos da produção e processamento de arroz. Remoção de Cr3+ presente em meio líquido

A presente dissertação apresenta o estudo de dois carbonizados, provenientes da gasificação (CG) e co-pirólise (CP) de resíduos da cultura e processamento de arroz, no processo de remoção de Cr3+ presente em meio líquido. Os materiais de partida – casca de arroz (CA) e polietileno (PE) – utilizados nos ensaios de gasificação e co-pirólise, e os carbonizados resultantes destes processos térmicos, foram caracterizados através de ensaios físicos, químicos e ecotoxicológicos. O elemento químico com maior concentração, em todos os materiais, foi o Si. Nenhum dos eluatos revelou ecotoxicidade. No estudo de remoção de Cr3+ com os dois carbonizados avaliaram-se os efeitos dos seguintes parâmetros: pH inicial da solução, massa de adsorvente, tempo de contacto e concentração inicial de Cr3+. O carbonizado que teve o melhor desempenho na remoção de Cr3+ foi o CG, com remoções de cerca de 100%, devido ao aumento de pH, que provocou a precipitação do Cr. A capacidade de adsorção deste carbonizado variou entre 12 e 26 mg Cr3+.mg-1 CG, para uma concentração inicial aproximada de Cr3+ de 50 mg.L-1, pH inicial de 5, tempo de contacto de 24 horas e razões L/S entre 800 e 1000 mL. g-1. Foram aplicados os modelos cinéticos de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem, e as isotérmicas de Langmuir, Freundlich e Sips. Observou-se um melhor ajustamento da cinética de pseudo-segunda ordem para CG. No CP verificou-se que ambos os modelos cinéticos se ajustavam aos dados experimentais. No CG observou-se que as isotérmicas de Freundlich e Sips apresentaram os melhores ajustamentos. Foi realizado um estudo dos mecanismos de adsorção para o CG e verificou-se que a troca iónica foi o fenómeno predominante. A avaliação ecotoxicológica das soluções contendo Cr, antes e após o ensaio de adsorção, indicou que o CG promoveu uma redução acentuada da ecotoxicidade das soluções até um nível não detetável.

Adsorção de cromo (VI) por carvão ativado granular de soluções diluídas utilizando um sistema batelada sob pH controlado

Na Amazônia o cromo é empregado principalmente na indústria de couro e de madeira, sendo responsável por vários problemas de saúde porque é tóxico para os seres vivos. A remoção de cromo de efluentes industriais é feita por meio de diversos processos como a adsorção. Este trabalho mostra os resultados da adsorção de Cr(VI) por carvão ativado granular comercial (CAG) como adsorvente de soluções diluídas empregando um sistema de adsorção batelada com controle de pH. Os grupos funcionais da superfície do CAG foram determinados pelo método de Boehm. Além disso, o efeito do pH na adsorção de Cr(VI), o equilíbrio e a cinética de adsorção foram estudados nas condições experimentais (pH = 6, MA = 6g, tempo de adsorção 90min.). Na superfície do CAG, os grupos carboxílicos foram determinados em maior concentração (MAS=0,43 mmol/gCAG), estes, presentes em concentrações elevadas aumentam a adsorção do metal, principalmente em valores de pH ácidos. A capacidade de adsorção é dependente do pH da solução, devido a sua influência nas propriedades de superfície do CAG e nas diferentes formas iônicas das soluções de Cr(VI). Os dados de equilíbrio da adsorção foram ajustados satisfatoriamente pela isoterma de Langmuir (R²=0,988), tipo favorável. A partir da cinética de adsorção a 5mg/L e 20mg/L, os resultados obtidos foram compatíveis com o valor limite preconizado na legislação nacional (Res. nº 357/05). Portanto, para o sistema experimental utilizando CAG foi eficiente na remoção de Cr(VI) a partir de correntes líquidas contendo baixas concentrações do metal.

Obtenção e caracterização de carvão ativado de caroço de buriti (Mauritia flexuosa L. f.) para a avaliação do processo de adsorção de cobre (II)

Na região amazônica, algumas indústrias despejam cobre nos corpos receptores que, em elevadas concentrações, é tóxico para os seres vivos. A remoção de cobre de efluentes industriais é realizada por diversos processos como a adsorção. Neste trabalho mostrou-se o resultado da adsorção de cobre (II) em carvão ativado de caroço de buriti carbonizado a 400 °C e ativado a 900 °C. O carvão ativado foi caracterizado em termos de área específica, tamanho dos poros, densidades aparente e real, porosidade, microscopia eletrônica de varredura, conteúdo de cinzas, pH, umidade, carbono fixo e grupos funcionais de superfície. O estudo de equilíbrio de adsorção avaliou a influência do diâmetro das partículas do carvão, do tempo de contato adsorvente/adsorbato, do pH e da concentração inicial da solução de cobre (II) sobre a remoção de cobre (II). Com base nos resultados, concluiu-se que há uma maior eficiência de remoção de cobre (II) para diâmetro < 0,595 mm, tempo de contato de 300 minutos, pH 4,0 e concentrações iniciais de cobre (II) de 50 e 80 mg L-1. O modelo matemático de Langmuir foi o que melhor se ajustou aos dados de equilíbrio de adsorção. A partir do tempo de contato de 15 minutos todas as concentrações de equilíbrio ficaram abaixo do máximo permitido de 1,0 mg L-1 previsto pela legislação vigente para lançamento de efluentes em corpos receptores.

Desenvolvimento e caracterização de membranas de remoção de compostos de arsénio em água

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química

Remoção fotocatalítica de micropoluentes em meios porosos funcionalizados

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Uma técnica de saturação de vermiculita com micronutrientes catlônicos

Estudou-se uma técnica de impregnar micronutrientes catiônicos, como zinco , cobre, manganês e ferro, na vermiculita. A técnica adotada foi de reagir a vermiculita ácida (saturada com Íon H+) com os hidróxidos de micronutrientes. Durante a reação, deve ocorrer neutralização do Ton H+ da vermiculita e adsorção de micronutrientes catiônicos neste mineral. Os resultados de extração dos micronutrientes obtidos com HCI 0,1 N e NH4OAc 0,5 N e pH 4,8 mostraram que a técnica utilizada funciona bem para o zinco e o cobre. Para o manganês, a preparação do hidróxido deve ser feita numa pH acima de 8,5 a fim de obter uma precipitação total. Quanto à impregnação do ferro, a técnica funciona. Porém, sua solubilidade no extrator de NH4OAc 0,5 N com pH 4,8 é muito baixa.

Eletroquímica de latossolos brasileiros após a remoção da matéria orgânica humificada solúvel

A eletroquímica e a concentração de matéria orgânica nos horizontes superficiais de Latossolos correlacionam-se estreitamente. No presente trabalho, avaliaram-se as propriedades eletroquímicas do horizonte superficial de sete Latossolos brasileiros após a remoção das substâncias húmicas em meio alcalino. Os solos foram separados em dois grupos, segundo sua mineralogia, caulinítica e oxídica. O extrator NaOH 0,1 mol L-1 solubilizou substâncias húmicas correspondentes a menos de 3 % da MO total, indicando forte adsorção específica do material orgânico à fração mineral. A extração de ácidos húmicos e fúlvicos foi capaz de inverter o sinal de carga da superfície; no entanto, o efeito mais acentuado da retirada das substâncias húmicas solúveis foi a perda da capacidade-tampão das cargas do solo. A capacidade da dupla camada elétrica, uma medida indireta desse poder-tampão, aumentou de 3 a 15 vezes depois da extração das substâncias húmicas alcalino-solúveis. Solos com mineralogia predominantemente oxídica apresentaram maiores valores do ponto de efeito salino nulo, da capacidade da dupla camada elétrica, além da diminuição na capacidade de troca de cátions do que aqueles de natureza caulinítica.

Doses de enxofre e tempo de incubação na dinâmica de formas de enxofre no solo

A disponibilidade de enxofre (S) depende da dinâmica de suas formas no solo. Visando estudar o equilíbrio entre as reservas de S lábil e S não lábil, amostras de 10 solos foram incubadas com cinco doses de sulfato de cálcio (0, 20, 50, 80 e 120 mg dm-3 de S), durante 1, 8, 15, 30, 60 e 90 d. Para a determinação do S lábil, utilizou-se membrana de resina de troca aniônica em forma de lâmina. O S extraído com 48 h de agitação foi denominado de enxofre rapidamente lábil (SRL). O teor obtido com tempo de agitação superior a 48 h foi denominado de enxofre lentamente lábil e o não lábil (SLL+SNL), pela diferença entre o S do solo (extraído após calcinação) e SRL. A resistência que o solo oferece à passagem do S da reserva do SRL para a do SLL+SNL foi denominada de capacidade-tampão do S lábil (CTSL), sendo obtida pelo inverso do coeficiente angular das equações lineares do teor de SRL em função do teor de SLL+SNL. Constatou-se que tempo de incubação (reatividade) e as doses de S, na forma de sulfato de cálcio, influenciam a dinâmica do S entre as reservas de SRL e SLL+SNL. A CTSL é sensível às mudanças no equilíbrio entre as reservas de S no solo. O aumento da CTSL dos solos relacionou-se, principalmente, com a capacidade máxima de adsorção de sulfato, teor de carbono orgânico, goethita e gibbsita da fração argila dos solos estudados.

Emissões de motor agrícola com o uso de diferentes tipos de diesel e concentrações de biodiesel na mistura combustível

Resumo: O objetivo deste trabalho foi quantificar o efeito do tipo de diesel e da concentração de biodiesel na mistura combustível sobre as emissões de gases por motor agrícola submetido a diferentes cargas. Foram testados dois tipos de diesel: S10, com baixo teor de enxofre; e S500, com alto teor de enxofre; bem como suas misturas com 5, 10, 15, 20, 50 e 100% de biodiesel. O motor, de quatro cilindros, turboalimentado e com 105 cv de potência máxima, foi submetido a oito modos de operação, sob diferentes rotações e torques. O ensaio seguiu a metodologia prevista na norma NBR ISSO 8174-4:2012, tendo-se analisado as emissões de O2, CO2, NO2, NO, CO e de hidrocarbonetos (HC). Somente as emissões de HC foram influenciadas pelo tipo de diesel utilizado. As emissões de NO2 e O2 aumentaram com o aumento da concentração de biodiesel na mistura, enquanto as emissões de CO2, NO, CO e HC diminuíram. A carga aplicada ao motor esteve diretamente relacionada às emissões, exceto para O2. O combustível S10, com 20% de biodiesel, reduz as emissões, em comparação ao diesel comercial (S500), sem perda no desempenho do motor.

Aplicação da zeólita natural escolecita na remoção de metais pesados de efluentes industriais: competição entre os cátions e processo de dessorção

Efluentes aquosos industriais são a principal causa de contaminação das águas com metais pesados. Diante de uma legislação cada vez mais rígida para o descarte desses metais, o desenvolvimento de procedimentos eficientes e de baixo custo para o tratamento de efluentes contendo metais pesados torna-se de grande interesse. Um estudo sobre a capacidade de retenção de metais pesados pela zeólita natural escolecita foi realizado, de modo a se avaliar a viabilidade desta aplicação. Os cátions utilizados foram Mn(II), Cd(II), Ni(II) e Cr(III). Nesta etapa do trabalho, foi avaliado o comportamento da zeólita na adsorção seletiva de cátions presentes nos pares Cd/Mn, Cr/Ni, Cr/Cd e Ni/Mn, bem como a possibilidade de dessorção dos cátions metálicos adsorvidos em sua estrutura. A escolecita apresentou uma seletividade que pode ser relacionada, na maioria dos casos, à valência e ao raio iônico das espécies hidratadas. Os cátions Cr(III) e Ni(II) foram fortemente adsorvidos, não podendo ser substancialmente removidos por troca com cátions sódio ou cálcio. Dos cátions testados, apenas o Cd(II) apresentou comportamento de adsorção e de dessorção atípicos, demonstrando uma elevada labilidade no processo de troca iônica.