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Título: Adsorção da ciprofloxacina em colunas de leito fixo por carvões ativados produzidos a partir do pseudocaule da bananeira
Autor(es): Spenassatto, Anne Karoline
Orientador(es): Scheufele, Fabiano Bisinella
Palavras-chave: Ciprofloxacina
Carvão ativado
Antibióticos
Ciprofloxacin
Carbon, Activated
Antibióticos
Data do documento: 28-Jun-2019
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Toledo
Referência: SPENASSATTO, Anne Karoline. Adsorção da ciprofloxacina em colunas de leito fixo por carvões ativados produzidos a partir do pseudocaule da bananeira. 2019. 69 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2019.
Resumo: Poluentes emergentes (PE) têm causado uma enorme preocupação na última década no Brasil, por serem substâncias potencialmente tóxicas, em especial os antibióticos, pois são compostos ativos e persistentes. Nesse contexto, os sistemas de tratamento geralmente empregados nos recursos hídricos, em sua grande maioria, não são capazes de remover ou tratar tais substâncias resultando em problemas ao meio ambiente e podendo afetar inclusive, os seres humanos. Diversos tratamentos avançados podem ser empregados para a mitigação destes tipos de poluentes, dentre eles, a adsorção possui potencial tendo em vista, especialmente, sua capacidade de tratamento de poluentes em baixas concentrações, tipicamente encontradas para estas substâncias no ambiente. Nesse sentido, este trabalho teve por objetivo o estudo da remoção da Ciprofloxacina (CIP) de soluções aquosas por meio do processo de adsorção por carvões ativados (CA) produzidos a partir do pseudocaule da bananeira (PCB) empacotados em coluna de leito fixo. Inicialmente, a análise granulométrica foi empregada para caracterização do CA. Na sequência, foram realizados experimentos de adsorção em leito fixo, levantando-se curvas de ruptura sob diferentes condições experimentais, a partir das quais obtiveram-se dados de cinética e equilíbrio adsorção. O dados de equilíbrio foram obtidos sob condições de temperatura, pH, vazão de alimentação e massa de carvão constantes, variando-se a concentração de alimentação da CIP em 10, 50, 100 e 200 mg L-1. Além disso, foram obtidos dados termodinâmicos do processo de adsorção, nos quais os parâmetros operacionais mantidos constantes foram pH, vazão, concentração de alimentação e massa de carvão, alterando-se a temperatura entre 30, 40 e 50 °C. Também foi avaliado a influência da massa de carvão ativado empregada no empacotamento da coluna (1 e 0,75 g), mantendo-se os demais parâmetros constantes. Os experimentos revelaram que o carvão ativado possui elevada capacidade de adsorção para CIP, sendo a maior capacidade experimental observada para 50 mg L-1 (q = 151,33 mg g-1) e a isoterma que melhor descreveu os dados experimentais de equilíbrio foi o modelo de Langmuir, indicando a possibilidade de adsorção em monocamadas. Por outro lado, a avaliação termodinâmica indicou que é um processo endotérmico e espontâneo, verificando-se um favorecimento do processo de adsorção com o aumento da temperatura e valores negativos para energia livre de Gibbs, respectivamente. A influência da massa do adsorvente indicou aumento da eficiência do leito com o aumento da massa de CA. Sendo assim, de maneira geral, este estudo evidencia que o carvão ativado produzido a partir do pseudocaule da bananeira possui potencial de aplicação na remoção de antibióticos em solução, devido ao precursor com elevada disponibilidade e abundância, bem como pelo desempenho adsortivo para remoção da ciprofloxacina, o que possibilita uma perspectiva de aplicação futura deste tipo de metodologia no tratamento em larga escala deste antibiótico.
Abstract: Emerging pollutants (PE) have been causing enormous concern over the past decade in Brazil, whereas they are potentially toxic substances, especially antibiotics, once they are active compounds and persistent. In this context, the treatment technologies commonly applied to the hydric sources are mostly unable to remove or treat such substances, thus causing environmental damages and can even affect human’s health. Several advanced treatment methods can be used to mitigate such type of pollutants, amongst them, adsorption presents great potential, especially, due to its efficiency for the treatment of low-concentration systems, which are commonly found for these substances in the environment. In this sense, the objective of this work was to study the removal of Ciprofloxacin (CIP) from aqueous solutions by means of the adsorption process by activated carbon (CA) produced from the banana pseudostem (BPS) packed in a fixed bed column. Initially, the granulometric analysis was used to characterize the CA. Further, adsorption experiments were performed in fixed bed column, wherein breakthrough curves under different experimental conditions were conducted, in which kinetics and equilibrium data were obtained. The adsorption equilibrium data were obtained under constant conditions of temperature, pH, flow rate and activated carbon mass by, varying the feed concentration of CIP in 10, 50, 100 and 200 mg L-1. In addition, thermodynamic data was obtained, under constant parameters, namely, pH, flow and concentration of feed and activated carbon mass, by changing the temperature between 30, 40 and 50 °C. It was also evaluated the influence of the amount of activated carbon mass used in the column packing (1 and 0,75 g), keeping the remaining parameters constant. The experiments showed that activated carbon presented a high adsorption capacity for CIP, with the highest experimental value observed for 50 mg L-1 (q = 151,33 mg g -1) and the isotherm that best described the experimental data was Langmuir model, indicating the possibility of monolayer adsorption. On the other hand, the thermodynamic evaluation indicated an endothermic and spontaneous process, with a favorable effect of the adsorption process with increasing temperature and negative values for Gibbs free energy, respectively. The influence of the mass of the adsorbent indicated an increase of the bed efficiency with the increase of the mass of CA. Overall, this study evidences that the activated carbon produced from the banana pseudostem stands out as a promising adsorbent material for antibiotics in solution, due to its great availability and abundance, along with the adsorption performance to remove ciprofloxacin from aqueous solution observed in the equilibrium and kinetic results, which allows a perspective of future application of this type of methodology in large-scale treatment of this antibiotic.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/12609
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