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Tipo do documento: Dissertação
Título: Potencial biotecnológico da casca da Mimosa tenuiflora (jurema preta) – biossorção de íons metálicos
Autor: Cabral, Anelise Arruda
Primeiro orientador: Araújo, Hélvia Walewska Casullo de
Primeiro coorientador: Almeida, Marcello Maia de
Primeiro membro da banca: Brito, Deoclécio Ferreira de
Segundo membro da banca: Vieira, Fernando Fernandes
Resumo: Os íons metálicos tóxicos despertam preocupação ambiental devido sua periculosidade à saúde humana e ao ambiente, principalmente por tratamento e descarte inadequados de efluentes industriais. Entre os métodos de tratamento utilizados, a biossorção tem sido uma alternativa eficaz na remoção desses contaminantes, principalmente por utilizarem materiais de baixo custo. O objetivo desse trabalho foi avaliar o potencial da casca da Mimosa tenuiflora como bioadsorvente para remoção de íons metálicos tais como cobre e níquel presentes em um efluente sintético. As cascas foram coletadas em Fagundes/PB, trituradas e lavadas com água destilada e secas em estufa de circulação à 70ºC por 24 horas, a modificação química ácida foi feita com ácido clorídrico (0,1 mol L^-1 ) e o básico com hidróxido de sódio (0,1 mol L^-1 ). O bioadsorvente foi caracterizado pelas técnicas PCZ, FTIR e MEV. Foi realizado um planejamento fatorial completo 2^5 , tendo como variáveis independentes: massa do adsorvente, concentração do adsorvato (Cobre), pH do efluente, tempo de contato e ativação da casca, os efeitos dessas variáveis foram analisados sobre as respostas: capacidade de adsorção (q) e porcentagem de remoção dos íons cobre (%Red). Os melhores resultados foram observados nos experimentos 23 e 31 (0,2 g casca, concentração 40 mg L^-1 , pH 8, casca ativada ácida e diferenciando no tempo, 20 e 40 minutos respectivamente). No estudo de influência do pH, o pH do próprio efluente do cobre (4,8), apresentou resultados satisfatórios, sem necessidade de ajustes. Com as melhores condições foram realizados os estudos cinéticos, isotermas de equilíbrio e a dessorção com a casca ácida e básica para o cobre e níquel. A casca lavada, ácida e básica apresentaram o pHPCZ de 4,4; 3,1 e 6,5 respectivamente, o MEV apresentou superfície mais porosa nas cascas ativadas, o FTIR indicou a presença de grupos funcionais como -OH, -COOH, -COO- , -CO. O modelo cinético pseudo-segunda ordem se ajustou melhor aos dados experimentais. A isoterma não linear de Langmuir foi o que melhor se ajustou, com capacidade máxima de adsorção experimental 8,87; 16,93 mg g^-1 de Cu^2+ e 1,64 e 9,51 mg g^-1 de Ni^2+ para casca ácida e básica respectivamente, indicando um processo de adsorção em monocamadas, principalmente por quimiossorção. As cascas ativadas não apresentaram resultados satisfatórios de dessorção do níquel, assim como a casca básica para o cobre. A casca ácida para o cobre apresentou ótimos resultados no processo de dessorção, com 3 ciclos de reutilização com eficiência maior que 70%. Os resultados mostraram um relevante potencial do bioadsorvente proveniente da casca da Mimosa tenuiflora, que nunca foi investigada para esta finalidade.
Abstract: Toxic metal ions arouse environmental concerns due to their danger to human health and the environment, mainly due to inadequate treatment and disposal of industrial effluents. Among the treatment methods used, biosorption has been an effective alternative in removing these contaminants, mainly because they use low-cost materials. The objective of this work was to evaluate the potential of Mimosa tenuiflora bark as a bioadsorber for the removal of metal ions such as copper and nickel present in a synthetic effluent. The barks were collected in Fagundes/PB, crushed and washed with distilled water and dried in a circulating oven at 70ºC for 24 hours, the acidic chemical modification was done with hydrochloric acid (0.1 mol L^-1 ) and the basics with hydroxide sodium (0.1 mol L^-1 ). The bioadsorber was characterized by the PCZ, FTIR and SEM techniques. A complete factorial design was carried out 2^5 , having as independent variables: mass of the adsorbent, concentration of the adsorbate (Copper), pH of effluent, contact time and activation of the bark, the effects of these variables were analyzed on the responses: adsorption capacity (q) and percentage of removal of copper ions (%Red). The best results were observed in experiments 23 and 31 (0.2 g bark, concentration 40 mg L^-1 , pH 8, the acid activated bark and differentiating in time, 20 and 40 minutes respectively. In the study of pH influence, the pH of the copper effluent itself (4.8), presented satisfactory results, without the need for adjustments. With the best conditions, kinetic studies, equilibrium isotherms and desorption with acid and basic bark for copper and nickel were performed. The washed, acidic and basic bark had a pHPCZ of 4.4; 3.1 and 6.5 respectively, the SEM showed a more porous surface in activated barks, the FTIR indicated the presence of functional groups such as -OH, -COOH, -COO-, -CO. The pseudo-second order kinetic model adjusted better to the experimental data. The non-linear isotherm Langmuir was the one that best fitted, with maximum experimental adsorption capacity 8.87; 16.93 mg g^-1 of Cu^2+ and 1.64; 9.51 mg g^-1 of Ni^2+ for acid and basic bark respectively, indicating an adsorption process in monolayers, mainly by chemosorption. The activated barks did not show satisfactory results of nickel desorption, as did the basic bark for copper. The copper acid bark showed excellent results in the desorption process, with 3 reuse cycles with efficiency greater than 70%. The results showed a relevant potential of the bio-absorbent from the bark of Mimosa tenuiflora, which was never investigated for this purpose.
Palavras-chave: Bioadsorvente
Níquel
Cobre
Jurema preta
Bioadsorbent
Nickel
Copper
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
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 Química - PPGQ
Citação: CABRAL, Anelise Arruda. Potencial biotecnológico da casca da Mimosa tenuiflora (jurema preta) – biossorção de íons metálicos. 2020. 88f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ) - Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/3924
Data de defesa: 18-Fev-2020
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