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Tipo do documento: Tese
Título: Remoção de diclofenaco de sódio por adsorção em carvão ativado: estudo experimental e modelagem matemática
Título(s) alternativo(s): Removal of diclofenac sodium by adsorption on activated charcoal: experimental study and mathematical modeling
Autor: Nascimento, Ketyla Karla Rodrigues do 
Primeiro orientador: Vieira, Fernando Fernandes
Primeiro membro da banca: Oliveira, Andrea Maria Brandão Mendes de
Segundo membro da banca: Barros, Aldre Jorge Moraes
Terceiro membro da banca: Almeida, Marcello Maia de
Quarto membro da banca: Luiz, Márcia Ramos
Resumo: A inserção de contaminantes emergentes nos ecossistemas representa um desafio significativo para a saúde dos seres vivos. Diante desse cenário, no presente estudo, foi avaliada a remoção de diclofenaco de sódio – DCF por adsorção em carvão ativado granular – CAG e particulado – CAP. A caracterização do CAG se deu a partir da determinação do ponto de caga zero - pHPCZ, microscopia eletrônica de varredura e a espectroscopia de absorção na região do Infravermelho – FTIR. A parte experimental foi dividida em duas fases, a primeira foi o estudo da adsorção em ensaios em banho finito e a segunda, foi o processo de adsorção em fluxo contínuo (coluna) com a modelagem matemática. Foi aplicado um planejamento fatorial 24 completo, para avaliar a remoção de DCF em ambos os CA, com as variáveis independentes massa de adsorvente, concentração inicial da solução, pH e tempo de contato, com a finalidade de otimizar o processo de adsorção, observando o efeito sobre as variáveis respostas quantidade adsorvida - Qt e redução - REM, em percentual, da concentração do fármaco. Os resultados do planejamento exibem valores de Qt de aproximadamente 24 mg. g-1 e percentuais de remoção superiores a 95% para ambos os CAs. Os ensaios cinéticos e de equilíbrio foram realizados com a condição que apresentou maior Qt no planejamento experimental. Os dados cinéticos foram ajustados aos modelos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e equação de Elovich, sendo o modelo de pseudo-segunda ordem e a equação de Elovich que obtiveram melhor ajuste aos dados experimentais, apresentando maiores valores de R2 e Teste F. Para os ensaios de equilíbrio com o DCF os dados obtidos obtiveram melhor ajuste à isoterma de Sips apresentando maior valor de R2 e Teste F. Para o estudo da adsorção em coluna, foi aplicado um planejamento fatorial completo com três variáveis independentes, massa de carvão, concentração inicial e vazão de alimentação, com a finalidade de avaliar os efeitos sobre as variáveis respostas tempo de saturação – tSAT e quantidade adsorvida na saturação qSAT. Os resultados apontam que para tSAT apenas a concentração não apresentou relevância do ponto de vista estatístico e para qSAT todas as variáveis se mostraram estatisticamente significativas. O modelo matemático de Yan foi que apresentou melhor ajuste às curvas de ruptura. O CAG se mostrou eficiente para a remoção do DCF, apresentando percentuais de remoção satisfatórios para as condições experimentais aplicadas nesse estudo.
Abstract: The insertion of emerging contaminants into ecosystems represents a significant challenge for the health of living beings. Given this scenario, in the present study, the removal of diclofenac sodium – DCF by adsorption on granular activated carbon – CAG and particulate – CAP was evaluated. The characterization of CAG was based on the determination of the zero charge point - pHPCZ, scanning electron microscopy and absorption spectroscopy in the Infrared region - FTIR. The experimental part was divided into two phases, the first was the study of adsorption in finite bath tests and the second was the adsorption process in continuous flow (column) with mathematical modeling. A complete 24 factorial design was applied to evaluate the removal of DCF in both CAs, with the independent variables adsorbent mass, initial solution concentration, pH and contact time, with the purpose of optimizing the adsorption process, observing the effect on the response variables adsorbed quantity - Qt and reduction - REM, in percentage, of the drug concentration. The planning results show Qt values of approximately 24 mg. g-1 and removal percentages greater than 95% for both CAs. The kinetic and equilibrium tests were carried out with the condition that presented the highest Qt in the experimental design. The kinetic data were adjusted to the pseudo-first-order, pseudo-second-order and Elovich equation models, with the pseudo-second-order model and the Elovich equation obtaining the best fit to the experimental data, presenting higher R2 and Test values. F. For the equilibrium tests with DCF, the data obtained obtained a better fit to the Sips isotherm, presenting a higher value of R2 and Test F. For the study of column adsorption, a complete factorial design was applied with three independent variables, mass of coal, initial concentration and feed flow, with the purpose of evaluating the effects on the response variables saturation time – tSAT and quantity adsorbed at saturation qSAT. The results indicate that for tSAT only the concentration was not relevant from a statistical point of view and for qSAT all variables were statistically significant. Yan's mathematical model was the one that presented the best fit to the rupture curves. CAG proved to be efficient for DCF removal, presenting satisfactory removal percentages for the experimental conditions applied in this study.
Palavras-chave: Contaminantes emergentes
Leito fixo
Planejamento experimental
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual da Paraíba
Sigla da instituição: UEPB
Departamento: Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa - PRPGP
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental - PPGCTA
Citação: NASCIMENTO, Ketyla Karla Rodrigues do. Remoção de diclofenaco de sódio por adsorção em carvão ativado: estudo experimental e modelagem matemática. 2024. 102 f. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande. 2024.
Tipo de acesso: Acesso Embargado
URI: http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/5055
Data de defesa: 27-Jun-2024
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