Estudo da síntese de carvões ativados a partir do bagaço de cana-de-açúcar e análises estatísticas e termodinâmicas no processo de adsorção de corantes

dc.contributor.advisorSouza, Carlson Pereira de
dc.contributor.advisor-co1Moriyama, André Luís Lopes
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0001-7611-2074pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5552878900145656pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1030834608582624pt_BR
dc.contributor.authorSoares, Larissa Azevedo
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8522512153728494pt_BR
dc.contributor.referees1Araújo, Camila Pacelly Brandão de
dc.contributor.referees2Gomes, Mayara Feliciano
dc.contributor.referees3Dantas, Suylan Lourdes de Araújo
dc.date.accessioned2024-12-17T23:43:16Z
dc.date.available2024-12-17T23:43:16Z
dc.date.issued2023-12-21
dc.description.abstractSeveral methodologies are found in the current literature for the synthesis of activated carbons, starting with the available varieties of precursors, the types of processes, which can be physical and/or chemical, in addition to a multitude of activating agents, which can have different chemical functions that range from chlorides, acids and hydroxides. In this context, this work's first objective is to study the influence of the process and chemical agents used in the production of activated carbon (AC), with sugarcane bagasse as a precursor, as well as to evaluate the impacts of each process on the final characteristics of this product. To this end, two activated carbon synthesis processes were used, the first using fresh sugarcane bagasse as a precursor and the second in carbonized form, also varying the chemical activation agents, one with an acidic function and the other with a basic function (H3PO4 and KOH), in the end, 4 activated carbons were obtained, which were characterized by the techniques of XRD, FRX, SEM and N2 Volumetrics, Zeta Potential and capacity to remove the methylene blue dye (AM). The best results were obtained for activated carbon CA1A (produced through process 1 using the acidic chemical agent) reaching specific surface area values of around 1200 m2.g-1. Following the work, with the second objective of optimizing the adsorption process with CA1A, a study was carried out with an anionic dye, Erionyl Yellow A-R (EY). The adsorption tests for EY were carried out by varying the pH and temperature of the medium. Through the data obtained statistically, it was verified that the studied variables had significant effects and that the test at 30°C and pH 2 obtained the highest amount of adsorbed dye (q), reaching a value of 61.1 mg/g. In the search for a process with predictive characteristics, another adsorption process was studied, this time with the cationic dye, Methylene Blue (AM). For this adsorption study, it was found that the variables studied presented significant and predictive effects, within the range of experimental levels studied for the 95% confidence interval. It was also found that the largest amount of dye adsorbed by activated carbon (q) was 288.4 mg/g, with the test using 10mg of CA, at 27°C and pH 2. Still for Methylene Blue, the equilibrium, kinetics and thermodynamic factors were studied, under the conditions optimized by the experimental design.pt_BR
dc.description.resumoDiversas metodologias são encontradas na literatura atual para a síntese de carvões ativados, começando pelas variedades disponíveis de precursores, os tipos processos, podendo ser físicos e/ou químicos, além de uma infinidade de agentes de ativação, que podem apresentar diferentes funções químicas que vão desde cloretos, ácidos e hidróxidos. Nesse contexto, este trabalho tem como primeiro objetivo estudar a influência do processo e agentes químicos empregados na produção do carvão ativado (CA), tendo como precursor o bagaço de cana-de-açúcar, bem como avaliar os impactos de cada processo nas características finais deste produto. Para tanto, foram utilizados dois processos de sínteses dos carvões ativados, o primeiro utilizando como precursor o bagaço de cana in natura e o segundo na forma carbonizado, variando também os agentes de ativação química, um com função ácida e outro básica (H3PO4 e KOH), ao final obtiveram-se 4 carvões ativados os quais foram caracterizados pelas técnicas de DRX, FRX, MEV e Volumetria de N2, Potencial Zeta e capacidade de remoção do corante azul de metileno (AM). Os melhores resultados foram obtidos para o carvão ativado CA1A (produzido por meio do processo 1 utilizando o agente químico ácido) chegando a valores de área superficial específica de cerca de 1200 m2.g-1. Na sequência do trabalho, tendo como um segundo objetivo a otimização do processo de adsorção com CA1A, foi realizado um estudo com um corante de característica aniônica, o Erionyl Yellow A-R (EY). Os ensaios de adsorção para o EY foram realizados variando-se o pH e a temperatura do meio. Através dos dados obtidos estatisticamente, verificou-se que as variáveis estudadas apresentaram efeitos significativos e que o ensaio a 30°C e pH 2 obteve a maior quantidade de corante adsorvido (q), atingindo um valor de 61,1 mg/g. Na busca de um processo de características também preditivas, foi estudado um outro processo de adsorção, desta vez com o corante de características catiônico, o Azul de Metileno (AM). Para este estudo de adsorção, verificou-se que as variáveis estudadas apresentaram efeitos significativos e preditivos, dentro da faixa de níveis experimentais estudada para o intervalo de confiança de 95%. Constatou-se também que a maior quantidade de corante adsorvido pelo carvão ativado (q) foi de 288,4 mg/g sendo o ensaio, utilizando 10mg de CA, a 27°C e pH 2. Ainda para o Azul de Metileno, foram estudados o equilíbrio, cinética e fatores termodinâmicos, nas condições otimizadas pelo planejamento experimental.pt_BR
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationSOARES, Larissa Azevedo. Estudo da síntese de carvões ativados a partir do bagaço de cana-de-açúcar e análises estatísticas e termodinâmicas no processo de adsorção de corantes. Orientador: Dr. Carlson Pereira de Souza. 2023. 109f. 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/123456789/60906
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.subjectCarvão ativadopt_BR
dc.subjectCana-de-açúcarpt_BR
dc.subjectAtivação químicapt_BR
dc.subjectAdsorção de corantespt_BR
dc.subjectPlanejamento fatorialpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApt_BR
dc.titleEstudo da síntese de carvões ativados a partir do bagaço de cana-de-açúcar e análises estatísticas e termodinâmicas no processo de adsorção de corantespt_BR
dc.title.alternativeStudy of the synthesis of activated carbons from sugarcane bagasse and statistical and thermodynamic analyzes in the dye adsorption processpt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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