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Título: Adsorção de Cu II em lignina e celulose obtidos a partir de resíduos agrícolas
Autor(es): Gonçalves, Thays Raphaela
Orientador(es): Consolin Filho, Nelson
Palavras-chave: Adsorção
Metais pesados
Cobre
Lignina
Palha
Adsorption
Heavy metals
Copper
Lignin
Straw
Data do documento: 9-Jul-2015
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Campo Mourao
Referência: GONÇALVES, Thays Raphaela. Adsorção de Cu II em lignina e celulose obtidos a partir de resíduos agrícolas. 2015. 63 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2015.
Resumo: A utilização de metais pesados, em processos agroindustriais, tem gerado impactos ambientais negativos e deste modo tem chamado atenção para este problema, uma vez que os metais pesados são tóxicos e podem contaminar solos, subsolos, lençóis aquáticos, podendo também contaminar a cadeia alimentar. A adsorção é um processo no qual uma substância (adsorvato) é aderida física ou quimicamente à superfície do componente adsorvente, podendo ser uma alternativa para a retirada de metais pesados de corpo hídricos e efluentes contaminados. Dentro deste contexto, este estudo tem como objetivo a adsorção de Cobre II (Cu2+) a partir de lignina um polímero natural obtido através dos resíduos agrícolas, como a palha de milho. O estudo foi divido em duas partes: a obtenção e caracterização da adsorvente lignina fórmica reticulada (LFRT), e o estudo da cinética de adsorção entre o adsorvente (LFRT) e o adsorvato (metal pesado). Foi utilizada a metodologia proposta por Browning (1967) para extração de lignina de materiais lignocelulósicos, onde esta foi isolada por meio da polpação com ácido fórmico (CH2O2) a 80% de concentração, obtendo a lignina fórmica (LFOR). Já a LFOR foi reticulada com ácido clorídrico (HCl) a 37%, dando origem ao polímero adsorvente utilizado neste estudo, a lignina fórmica reticulada (LFRT). A LFRT passou por espectroscopia de Ultravioleta (UVvis) para teste de solubilidade, e foi caracterizada por espectroscopia de infravermelho (IV). Foram feitos testes adsortivos com diferentes tempos de contato entre adsorvente e a solução de 10 mgL-1 de Cobre II, sendo a concentração final da solução medida por espectrofotometria de absorção atômica (EAA), e dessa forma, tornando possível analisar a saturação do sistema adsortivo, cinética de adsorção e a eficiência o sistema. O teste de solubilidade do polímero por meio da absorbância da luz ultravioleta, no comprimento de onda de 280 nanômetros (nm), comprovou que a LFRT é menos solúvel se comparada com a LFOR. Esta baixa solubilidade foi verificada na caracterização do polímero com a espectroscopia de infravermelho, onde foi possível perceber a adição de grupos metila (−CH4) na reação de reticulação da lignina. Os resultados obtidos após análise do estudo cinético, demonstraram que a interação da adsorção, neste caso, é um processo químico, obtido através da equação de pseudo-segunda ordem de Ho. Sobre a eficiência de adsorção do sistema obteve-se uma eficácia de 72,36% de remoção do metal em solução pelo adsorvente LFRT, no entanto, o adsorvente Palha de Milho apresentou uma maior eficiência em relação a remoção do metal pesado alcançando a média de 88,26%. Todavia o estudo pode ser caracterizado como efetivo quando se compara com a portaria 2.914/2011 do Ministério da Saúde sobre potabilidade da água, sendo este parâmetro alcançado.
Abstract: The use of heavy metals in agroindustrial process, it has generated environmental negatives impacts and this way calling attention to this problem, once the heavy metals are toxics and can contaminate soil, underground, water tables, contaminate the food chain as well. Adsorption is a process in which a substance (adsorbate) is physically or chemically attached to the surface of the adsorbent component and currently this process may be an alternative method to remove toxic metals from water bodies and contaminated effluents. Inside this context, this study aims the adsorption of copper II (Cu II) from lignin a modified natural polymer obtained from agricultural waste, in this case, from corn stover. The study was divided into two parts: the first corresponding to the obtaining and characterization of crosslinked adsorbent lignin Formica (LFRT) and adsorbate (heavy metal), and the second part consists in the adsorption between heavy metal and LFRT. It was used the methodology proposed by Browning (1967) to extract lignin from lignocellulosic material, where it was isolated by pulping with formic acid (CH2O2) at 80% concentration, obtaining lignin Formica (LFOR). LFOR already been crosslinked with hydrochloric acid (HCl) 37% to give the polymer adsorbent used in this study crosslinked lignin Formica (LFT). The LFRT passed by ultraviolet spectroscopy (UV-vis) for the solubility test, and was characterized by infrared spectroscopy (IR). Adsorption tests were performed with different times of contact between adsorbent and the solution of 10 mg L-1 copper II, and the final concentration of the solution was measured by atomic absorption spectrophotometry (AAS), this way becoming possible to analyze the saturation of the adsorptive system and the adsorption efficiency. The solubility test of the polymer through the absorbance of ultraviolet light at a wavelength of 280 nanometers (nm) showed that the LFRT is less soluble compared to the LFOR. This low solubility was observed in the polymer characterization by infrared spectroscopy, where it was possible to see the addition of methyl groups (−CH4) on the crosslinking reaction of lignin. The results obtained after analyzes of kinetic study shows off that the interaction of adsorption, in this case, is a chemically process, given by the Ho’s equation of pseudo-second order. About the efficacy of adsorption system, there was obtained a removal of 72,36% of the metal in solution by the LFRT adsorbent, on the other hand, the corn stover adsorbent shows increased efficiency with respect to removal of heavy metal reaching an average of 88,26%. However, this study can be characterized as effective when compared to the 2.914/2011 order of the Ministry of Health about water potability, this parameter being achieve.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4906
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