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http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/handle/tede2/9138
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Aplicação do nanomaterial óxido de grafeno como adsorvente para remoção de metais pesados em soluções aquosas |
Autor: | GOMES, Brener Felipe Melo Lima |
Primeiro orientador: | CARVALHO, Marilda Nascimento |
Primeiro coorientador: | FREIRE, Eleonora Maria Pereira de Luna |
Primeiro membro da banca: | CAVALCANTI, Jorge Vinícius Fernandes Lima |
Segundo membro da banca: | HOLANDA, Romildo Morant de |
Resumo: | Metais pesados são elementos tóxicos à saúde humana e aos demais seres vivos, pela capacidade de bioacumulação e transporte dentro cadeia alimentar. A remoção de metais pesados nas fontes poluidoras é de fundamental importância a fim de garantir a qualidade ambiental dos sistemas aquáticos. Diversos métodos de tratamento têm sido empregados para remoção desses poluentes de efluentes líquidos. Adsorção é considerado um método de separação eficiente, seletivo e econômico para remoção de metais pesados em efluentes. O adsorvente é o ponto-chave do processo adsortivo, uma vez que suas propriedades físico-químicas serão responsáveis pela captura dos contaminantes no meio. O óxido de grafeno (OG) tem sido um material promissor nos estudos de adsorção para remoção de metais pesados. Neste trabalho, OG foi caracterizado por FTIR e espectroscopia Raman, MEV e ponto de carga zero (PCZ). A caracterização do OG apresentou resultados característicos de materiais à base de grafeno, indicando que a oxidação do grafite e exfoliação de fato ocorreram. O estudo da adsorção dos metais Cd (II) e Pb (II) por OG foram realizados em sistemas em batelada, onde foram avaliados o efeito da massa de adsorvente, tempo de contato e concentração inicial de metais. Os modelos de Langmuir, Freundlich e Sips foram aplicados. As cinéticas de adsorção de Cd (II) e Pb (II) foram avaliadas pelos modelos de Pseudo-Primeira Ordem, Pseudo-Segunda Ordem e Difusão intraparticular de Weber-Morris. O modelo de Freundlich descreveu bem a adsorção de Pb (II) por OG (R² = 0,96), enquanto Cd (II) apresentou isoterma linear. Os modelos de Pseudo-Primeira e Pseudo-Segunda Ordem apresentaram bom ajuste aos dados (R² > 0,992). OG foi submetido com sucesso a cinco ciclos de adsorção após dessorção com solução de NaOH, mantendo alta eficiência (>90%) em todos os ciclos. O nanoadsorvente apresentou elevado potencial para remoção de Cd (II) e Pb (II) em meio aquoso. No entanto, por apresentar elevada hidrofilia recomenda-se a funcionalização ou produção de compósitos de fácil separação. |
Abstract: | Heavy metals are toxic to human health and to other living beings, for its bioaccumulation capacity and transport within the food chain. The removal of heavy metals from polluting sources is of fundamental importance in order to guarantee the environmental quality of aquatic systems. Several treatment methods have been applied to remove these types of pollutants from liquid effluents. Adsorption is considered an efficient, selective and economical separation method for removing heavy metals in effluents. The adsorbent is the key point of the adsorptive process, since its physicochemical properties will be responsible for capturing contaminants in the medium. Graphene oxide (GO) has been a promising material in adsorption studies for heavy metal removal. In this work, GO was characterized by FTIR and Raman spectroscopy, SEM and point of zero charge (PCZ). GO characterization has shown characteristic of graphene-based materials, indicating that graphite oxidation and exfoliation occurred successfully. The adsorption study of Cd (II) and Pb (II) by GO were carried out in batch systems. The effect of adsorbent mass, contact time and initial metal concentration were evaluated. Langmuir, Freundlich and Sips models were applied to the equilibrium data. Adsorption kinetics of Cd (II) and Pb (II) were evaluated by Pseudo-First Order, Pseudo-Second Order and Weber-Morris intraparticular diffusion models. The Freundlich model described well Pb (II) adsorption by OG (R² = 0.96), while Cd (II) has shown a linear isotherm. Pseudo-First and Pseudo-Second Order models presented a good fit to the kinetic data (R² > 0.992). GO was successfully used in 5 adsorption cycles, after desorption carried out with NaOH solutions, maintaining high efficiency (>90%). The nanoadsorbent showed high potential for removing Cd (II) and Pb (II) in aqueous media. However, due to its high hydrophilicity, the functionalization or production of easily separated composites is recommended. |
Palavras-chave: | Adsorção Metal pesado Nanotecnologia Óxido de grafeno Tratamento de efluentes |
Área(s) do CNPq: | ENGENHARIA AGRICOLA::ENGENHARIA DE AGUA E SOLO |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal Rural de Pernambuco |
Sigla da instituição: | UFRPE |
Departamento: | Departamento de Tecnologia Rural |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental |
Citação: | GOMES, Brener Felipe Melo Lima. Aplicação do nanomaterial óxido de grafeno como adsorvente para remoção de metais pesados em soluções aquosas. 2021. 58 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental) - Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/handle/tede2/9138 |
Data de defesa: | 19-Jul-2021 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Engenharia Ambiental |
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