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https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47533| Título: | Otimização do processo de biossorção através do planejamento experimental para remoção de íons metálicos Pb2+ de sistemas aquáticos utilizando mandacaru in natura |
| Autor(es): | Santos, Joicy Ribeiro dos |
| Orientador: | Castro, Pollyana Souza |
| Palavras-chave: | Química;Remediação;Mandacaru;Biossorção;Cereus jamacaru;Planejamento experimental;Íon metálico Pb2+ |
| Data do documento: | 3-Mai-2022 |
| Editor: | Universidade Federal do Rio Grande do Norte |
| Referência: | SANTOS, Joicy Ribeiro dos. Otimização do processo de biossorção através do planejamento experimental para remoção de íons metálicos Pb2+ de sistemas aquáticos utilizando mandacaru in natura. 2022. 95f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022. |
| Resumo: | A busca por soluções sustentáveis para descontaminação de águas por metais pesados é um assunto de absoluta relevância para o futuro da humanidade, devido a influência negativa do ser humano e dos processos industriais por ele desenvolvidos, na poluição do meio ambiente e, consequentemente, na alteração do ciclo natural da vida. Os produtos naturais vêm se destacando no desenvolvimento de novas metodologias de remediação, de baixo custo, eficientes, de fácil aplicação, para amenizar esses danos ambientais. Neste trabalho, buscou-se desenvolver um biossorvente barato e acessível na remoção de íons metálicos utilizando uma espécie de planta nativa da caatinga o Cereus jamacaru, popularmente conhecido como mandacaru. As hastes do mandacaru foram divididas em três regiões denominadas de polpa sem casca (PSC), polpa com casca (PCC) e miolo (M) e a caracterização química por FTIR e a quantificação de carboidratos, proteínas solúveis e compostos fenólicos de cada parte foi realizada. Após o teste preliminar de biossorção, um planejamento experimental foi aplicado com o objetivo de avaliar e otimizar o efeito das variáveis que afetam o processo de biossorção (pH, tempo de contato, região do mandacaru e força iônica). Usando a ferramenta ANOVA, o modelo que melhor se ajustou aos dados foi o estatisticamente significativo e preditivo, com o coeficiente de correlação de R2 de 0,9031, R-adj de 0,8243 e p < 0,05, para os fatores pH 5, sem adição de NaCl, tempo total de 4h e região PCC. Uma simulação de remediação foi aplicada em amostra controle e em amostras de efluentes reais de águas do riacho e do mar, utilizando o íon metálico Pb2+. A remoção deste contaminante foi de 100, 97,3 e 59,9%, para a água controle, água do riacho e água do mar, respectivamente. Diversos modelos foram utilizados neste trabalho para avaliar a cinética de adsorção do Pb2+ no adsorvente, e o melhor ajuste foi para o modelo cinético de pseudo-segunda ordem, R2 =1, o que sugere a quimissorção como processo determinante para a biossorção. Desta forma, podemos concluir que as regiões estudadas do mandacaru demonstraram potencial capacidade de remediar águas contaminadas com íons metálicos, abrindo novas possibilidades de aplicações deste material bioadsorvente em cenários de contaminação ambiental. |
| Abstract: | The search for sustainable water decontamination solutions is a topic of absolute relevance for the future, given the ability of humans and the industrial processes developed by them to pollute the environment changing the natural cycle of life. In this context, natural products investigations to develop new remediation methodologies, which are low cost, efficient, easy to apply bringing fast results is a way to mitigate these environmental damages. Therefore, this research sought to develop a cheap and accessible biosorbent for the metal ions removal using a native plant species of the caatinga, Cereus jamacaru, popularly known as mandacaru. The mandacaru stems were divided in three regions denominated pulp without cover, pulp with cover and core used in natura. It was performed the regions chemical characterization by Fourier transform infrared spectrometry (FTIR) and quantification of total carbohydrates, soluble proteins and phenolic compounds in the aqueous extract. After the preliminary test of biosorption, a factorial design was applied with the objective to evaluate and optimize the variables affects the biosorption process (pH, contact time, mandacaru region and ionic strength). Using the ANOVA tool, the best model that fitted the data was the statistically significant and predictive model with the correlation coefficient of R2 of 0.9031, R-adj of 0.8243 and p < 0.05, with pH 5, without NaCl addition, total time of 4h and pulp with cover region. A remediation simulation was applied on control sample and real effluent samples of stream and sea water with removal of 100, 97.3 and 59.9%, respectively. The adjustment to the pseudo-second order kinetic model suggests chemisorption as the determining process for biosorption. Thus, we can conclude that the mandacaru regions demonstrated potential capacity to remediate contaminated water, opening up new possibilities for bioadsorbent applications in real scenarios of environmental contamination. |
| URI: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47533 |
| Aparece nas coleções: | PPGQ - Mestrado em Química |
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