Adsorção de corantes em materiais híbridos obtidos de biomassa pirolisada com nanopartículas magnéticas
Data
2021-03-05
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Resumo
The adsorption of residues in aqueous medium is an effective process for treating effluents from
the textile industry. Several materials have been developed for this purpose, and their adsorptive
capacity has been thoroughly studied. In this work, a new adsorbent material was synthesized
by a hydrothermal route. This hybrid material (named HB) is formed by biomass residue
(sugarcane straw) and magnetite nanoparticles (NPs), an iron oxide. The magnetite cubic phase
in HB was identified by X-ray diffraction. The Fe-O vibrational band, characteristic of iron
oxide, was observed by infrared spectroscopy. HB presented a globular morphology, with a
wide range of size (between 500 nm and 2 m). The performance of HB as an adsorbent was
evaluated through the adsorption of the dyes Congo Red (VC) and Indigo Carmine (IC). The concentrations studied varied between 6.97 and 69.67 mg.L-1 for VC and between 4.66 and
46.64 mg.L-1 for IC. The adsorption kinetics curves showed that the saturation time of HB for
both dyes was around 120 h. Most of the adsorption (around 71 % for the VC and 28 % for the
IC) occurred in the first 24 h of contact between the adsorbent and the dyes. This indicates the
feasibility of using HB on an industrial scale, mainly in the treatment of water contaminated by
VC residues. The adsorption kinetics for both systems followed the Pseudo Second Order
model, with 99% correlation for VC, and 82% for IC. For the adsorption isotherms, the
Langmuir, Freundlich and Temkin models satisfactorily described the HB/VC system (above
95 % correlation) and the Freundlich and Temkin models described HB/IC (above 92 %
correlation). The results presented show that HB has potential for adsorption of dyes in aqueous
medium.
Descrição
A adsorção de resíduos em meio aquoso tem se mostrado como um processo eficaz no
tratamento efluentes industriais do setor têxtil. Diversos materiais vêm sendo desenvolvidos
para este fim, e a sua capacidade adsortiva vem sendo estudada extensivamente. Neste trabalho,
um novo material adsorvente foi sintetizado por via hidrotermal. Este material híbrido (HB)
obtido, é formado por resíduos de biomassa (palha da cana-de-açúcar) e nanopartículas (NPs)
de magnetita, um óxido misto de ferro. A fase cúbica da magnetita no HB foi identificada por
difração de raios X. Por espectroscopia no infravermelho observou-se a banda vibracional FeO, característica de óxidos de ferro. O HB apresentou morfologia globular, com ampla variação
de tamanho (entre 500 nm e 2 m). O desempenho do material HB como adsorvente foi
analisado através da adsorção dos corantes Vermelho Congo (VC) e Índigo Carmim (IC). As
concentrações analisadas variaram entre 6,97 e 69,67 mg.L-1 para o VC, e entre 4,66 e 46,64
mg.L-1 para o IC. Pelas curvas de cinética de adsorção verificou-se que o tempo de saturação
do HB frente aos corantes ficou em torno de 120 h. A maior parte da adsorção de resíduo (em
torno de 71 % para o VC e 28 % para o IC) aconteceu nas primeiras 24 h de contato adsorventecorantes. Isto indica a viabilidade de uso em escala industrial do HB, principalmente no
tratamento de águas contaminadas por resíduos de VC. A cinética de adsorção para ambos os
sistemas obedeceu a modelagem de Pseudo Segunda Ordem, com 99 % de correlação para o
VC, e 82 % para o IC. Os modelos Langmuir, Freundlich e Temkin se adequaram
satisfatoriamente ao sistema HB/VC (acima de 95 % de correlação) e os modelos de Freundlich
e Temkin ao HB/IC (acima de 92 % de correlação). Os resultados apresentados mostram que
HB apresenta potencial para adsorção de corantes em meio aquoso.
Palavras-chave
Adsorção, Biomassa vegetal - Cana-de-açúcar, Nanopartículas, Corantes e tingimentos
Referência
NASCIMENTO, Rizia Keila do. Adsorção de corantes em materiais híbridos obtidos de biomassa pirolisada com nanopartículas magnéticas. 2021. 16 f. Trabalho de conclusão de curso (Graduação em Engenharia de Materiais) - Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, Universidade Federal Rural de Pernambuco, 2021.