Valorização de resíduos lignocelulósicos como bioadsorventes de íons cobre e desenvolvimento de sensor colorimétrico a base de levulinato de sódio para sua detecção

dc.contributor.advisorBarros Neto, Eduardo Lins de
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2811639726261017pt_BR
dc.contributor.authorPereira, Jéssyca Emanuella Saraiva
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-7612-0303pt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1917271015016548pt_BR
dc.contributor.referees1Duarte, Lindemberg de Jesus Nogueira
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6800188552647660pt_BR
dc.contributor.referees2Lopes, Francisco Wendell Bezerra
dc.contributor.referees3Nascimento, Paula Fabiane Pinheiro do
dc.contributor.referees4Melo, Ricardo Paulo Fonseca
dc.date.accessioned2024-04-22T22:27:35Z
dc.date.available2024-04-22T22:27:35Z
dc.date.issued2023-12-29
dc.description.abstractIn recent years, humanity has advanced in many ways, but it has also caused serious damage to the environment. Human activities such as burning fossil fuels, deforestation and waste production have generated pollutants that affect air, water and soil quality. In this scenario, the contamination of water bodies has become a serious environmental problem due to issues related to the improper disposal of effluents contaminated by heavy metals. As a result, this heavy metal pollution has serious consequences for the health of people and ecosystems. In light of these facts, this thesis aimed to evaluate the potential of using bioadsorbents obtained from cashew leaf (CL), carnauba straw (CS) and the extraction of lignin from green coconut fiber (GCF) to remove copper ions (Cu2+) from synthetic effluents. Nevertheless, the feasibility of using an organic molecular sensor obtained from the synthesis of sodium levulinate (NaLev) for the colorimetric detection of Cu2+ was evaluated, which constitutes a simple and efficient alternative for on-site analysis of metal ions in aqueous solution. To this end, adsorption studies were carried out in a batch system and the effects of pH, adsorbent concentration, particle size and initial adsorbate concentration were evaluated. In order to extract the lignin from the GCF, an alkaline pre-treatment with 2% sodium hydroxide was carried out, followed by impregnation with sodium octanoate to improve the adsorption capacity of this bioadsorbent. NaLev was synthesized by hydrating levulinic acid with distilled water and adding 20 g of sodium hydroxide. The concentrations of copper, NaLev and then the copper-NaLev mixture were determined by molecular absorption spectroscopy in the ultraviolet and visible (UV-Vis) regions. The effects of different concentrations of Cu2+ and NaLev on the maximum absorbance and wavelength were evaluated. The experimental CS data were best fitted by the Langmuir monolayer model, while the CL data were fitted by the Freundlich model. For the same experimental conditions, the maximum adsorption capacity for Cu2+ was 9.51 mg.g-1 and 1.73 mg.g-1 for CS and CL powders, respectively. For GCF lignin impregnated with surfactant, the results of the adsorption study revealed that the adsorption capacity improved due to the increase in the number of functional groups on the bioadsorbent surface. The results of the colorimetric sensor evaluation showed that the addition of NaLev significantly increased the absorbance as the wavelength decreased from 810 to 575 nm in the samples without and with NaLev, respectively. In addition, the color intensity of the solution containing Cu2+ increased as the concentration of NaLev increased. The results showed that it is feasible to use lignocellulosic biomass to remove Cu2+ since the removal capacity is similar to other traditional sources of adsorbents. It was also observed that alkaline pre-treatment and impregnation using the surfactant carried out in the GCF was effective in obtaining a bioadsorbent with adequate Cu2+ removal capacity. Finally, the NaLev colorimetric sensor for detecting Cu2+ appears to be a promising class of biobased heavy metal-free colorimetric sensors.pt_BR
dc.description.resumoNos últimos anos, a humanidade avançou em diversos aspectos, mas também causou sérios danos ao meio ambiente. As atividades humanas, como a queima de combustíveis fósseis, o desmatamento e a produção de resíduos, geraram poluentes que afetam a qualidade do ar, da água e do solo. Nesse cenário, a contaminação dos corpos d’água tornou-se um sério problema ambiental devido a questões relacionadas ao descarte inadequado de efluentes contaminados por metais pesados. Com resultado, essa poluição por metais pesados traz graves consequências para saúde das pessoas e dos ecossistemas. À luz desses fatos, essa tese teve como objetivo avaliar o potencial da utilização de bioadsorventes obtidos a partir da folha do cajueiro (CL), palha da carnaúba (CS) e da extração de lignina da fibra de coco verde (FCV) para remoção de íons de cobre presentes em efluentes sintéticos. Não obstante, foi avaliada a viabilidade de utilização de um sensor molecular orgânico obtido a partir da síntese do levulinato de sódio (NaLev) para a detecção colorimétrica de íons de cobre, o que constitui uma alternativa simples e eficiente para análise in loco de íons metálicos em solução aquosa. Para tanto, os estudos de adsorção foram realizados em sistema de batelada e os efeitos do pH, da concentração do adsorvente, do tamanho de partícula e da concentração inicial do adsorbato foram avaliados. Para extração da lignina da FCV, realizou-se um pré-tratamento alcalino com hidróxido de sódio a 2% e, posteriormente, foi realizado uma impregnação com octanoato de sódio a fim de melhorar a capacidade de adsorção desse bioadsorvente. A síntese do NaLev foi realizada a partir da hidratação do ácido levulínico com água destilada e com adição de 20 g de hidróxido de sódio. As concentrações do cobre, NaLev e, posteriormente da mistura Cu-NaLev foram determinadas por espectroscopia de absorção molecular na região do ultravioleta e visível (UV-Vis). Os efeitos de diferentes concentrações de íons de cobre e NaLev na absorbância máxima e no comprimento de onda foram avaliados. Os dados experimentais de CS foram melhor ajustados pelo modelo de monocamada de Langmuir, enquanto os dados de CL foram ajustados pelo modelo de Freundlich. Para as mesmas condições experimentais, a capacidade máxima de adsorção do cobre (II) foi de 9,51 mg.g-1 e 1,73 mg.g-1 para pós CS e CL, respectivamente. Para a lignina FCV impregnada com surfactante, os resultados do estudo de adsorção revelaram que a capacidade de adsorção melhorou devido ao aumento do número de grupos funcionais na superfície do bioadsorvente. Os resultados da avaliação do sensor calorimétrico mostraram que a adição de NaLev aumentou significativamente a absorbância à medida em que o comprimento de onda de diminui de 810 para 575 nm nas amostras sem e com NaLev, respectivamente. Além disso, a intensidade da coloração da solução contendo íons de cobre aumentou à medida que a concentração de NaLev aumentou. Os resultados mostraram que é viável a utilização de biomassas lignocelulósicas para remoção de íons de cobre uma vez que a capacidade de remoção é semelhante a outras fontes tradicionais de adsorventes. Observou-se ainda que pré-tratamento alcalino e a impregnação usando o surfactante realizado na FCV foi eficaz na obtenção de um bioadsorvente com adequada capacidade de remoção de íons de cobre. Por fim, o sensor colorimétrico NaLev para detecção de íons cobre surge como uma classe promissora de sensores colorimétricos sem metais pesados de base biológica.pt_BR
dc.identifier.citationPEREIRA, Jéssyca Emanuella Saraiva. Valorização de resíduos lignocelulósicos como bioadsorventes de íons cobre e desenvolvimento de sensor colorimétrico a base de levulinato de sódio para sua detecção. Orientador: Dr. Eduardo Lins de Barros Neto. 2023. 150f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/58214
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectAdsorçãopt_BR
dc.subjectBioadsorventespt_BR
dc.subjectPalha da carnaúbapt_BR
dc.subjectFolha do cajueiropt_BR
dc.subjectFibra do cocopt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApt_BR
dc.titleValorização de resíduos lignocelulósicos como bioadsorventes de íons cobre e desenvolvimento de sensor colorimétrico a base de levulinato de sódio para sua detecçãopt_BR
dc.title.alternativeValorization of lignocellulosic waste as copper ion bioadsorbents and development of a sodium levulinate-based colorimetric sensor for its detectionpt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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