Remoção de fluoreto em carvão produzido com borra de café ativada quimicamente com lixívia de cinzas de eucalipto

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dc.contributor.advisor-co1Oliveira, Sérgio Botelho de
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3447406257464639pt_BR
dc.contributor.advisor1Scalize, Paulo Sérgio
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0957896448117207pt_BR
dc.contributor.referee1Scalize, Paulo Sérgio
dc.contributor.referee2Costa, Adilson Ben da
dc.contributor.referee3Albuquerque, Antonio João Carvalho de
dc.creatorBergamini, Mário Henrique Lobo
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9269823276923606pt_BR
dc.date.accessioned2023-08-08T12:45:05Z
dc.date.available2023-08-08T12:45:05Z
dc.date.issued2023-04-25
dc.description.abstractThe objective of this research was to produce a biochar from exhausted coffee grounds and chemically activate it with natural lye from eucalyptus ash to subsequently evaluate the fluoride adsorption process in an aqueous medium. The following were determined: moisture content, ash content and thermal analysis of coffee grounds; solubility, alkalinity and calcium content of eucalyptus ashes. Activated biochar was subjected to elemental composition (CHNS), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersion spectroscopy (EDS), N2 adsorption and desorption, pH and potential of zero charge (PZC) for characterization. To select the best production condition for activated biochar, a 3² factorial design was performed. Kinetic adsorption studies were fitted to pseudofirst order, pseudo-second order, Elovich and Weber and Moris models. The nature of the process was studied by Langmuir and Freundlich isotherm models. The result of the factorial design indicated as the best scenario the impregnation rate of 5% and the temperature of 650 °C in the carbonization. SEM showed macroporosity. XRD confirmed the amorphous characteristic of cellulosic materials. The following functional groups were identified in coffee grounds and activated biochar: alcohol or phenol, hydroxyl, methyl, methylene, carbonyl, carboxylic acid, ester, chlorogenic acid, ketone, carbonyl, amino, amide and pyranose ring. The pH of the activated biochar was equal to 8.89 and the PZC was 7.17. Preliminary adsorption tests showed that the best dosage of activated biochar was equal to 3.2 g/L and the concentration of adsorbate caused a decrease in resistance to mass transfer due to the fact that there were more active sites of activated biochar in the liquid medium. However, the removal efficiency decreased with increasing adsorbate concentration. It was observed that coffee grounds, when used as an adsorbent, promoted a small reduction in the adsorbate concentration, with an average removal efficiency of 1.35%. The adsorption kinetics revealed that equilibrium is reached around 800 min and that the pseudo-second order model fitted better. The Freundlich model fitted the experimental data with the best quality. Freundlich's constant n allowed inferring that the adsorption is favorable and the isotherm appears to be L-type, with an initial downward curvature, which suggests less availability of active sites when increasing the adsorbent concentration.eng
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dc.description.provenanceSubmitted by Dayane Basílio (dayanebasilio@ufg.br) on 2023-08-08T12:19:38Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mário Henrique Lobo Bergamini - 2023.pdf: 4247756 bytes, checksum: db40cb08df79b6f8c546d55bca08c5f5 (MD5) license_rdf: 805 bytes, checksum: 4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347 (MD5)en
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dc.description.resumoO objetivo desta pesquisa foi produzir um biocarvão a partir da borra de café e ativá-lo quimicamente com lixívia natural de cinzas de eucalipto para posteriormente avaliar o processo de adsorção de fluoreto em meio aquoso. Foram determinados: teor de umidade, teor de cinzas e análise térmica da borra de café; solubilidade, alcalinidade e teor de cálcio das cinzas de eucalipto. O biocarvão ativado foi submetido à análise elementar (CHNS), difratometria de raios X (DRX), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia por dispersão de energia (EDS), adsorção e dessorção de N2, pH e ponto de carga zero (PCZ) para sua caracterização. Para seleção da melhor condição de produção do biocarvão ativado, um planejamento fatorial 3² foi executado. Os estudos cinéticos de adsorção foram ajustados aos modelos de pseudoprimeira ordem, pseudossegunda ordem, Elovich e Weber e Moris. A natureza do processo foi estudada pelos modelos de isoterma de Langmuir e de Freundlich. O resultado do delineamento apontou como melhor cenário a taxa de impregnação de 5% e a temperatura de 650 °C na carbonização. A MEV apontou macroporosidade. A DRX confirmou a característica amorfa de materiais celulósicos. Os seguintes grupos funcionais foram identificados na borra de café e no biocarvão ativado: álcool ou fenol, hidroxila, metil, metileno, carbonila, ácido carboxílico, éster, ácido clorogênico, cetona, carbonila, amino, amida e anel piranose. O pH do biocarvão ativado foi igual a 8,89 e o PCZ foi de 7,17. Os testes preliminares de adsorção apontaram que a melhor dosagem de biocarvão ativado foi igual a 3,2 g/L e a concentração de adsorvato provocou diminuição na resistência à transferência de massa pelo fato de haver mais sítios ativos do biocarvão ativado no meio líquido, entretanto, a eficiência de remoção diminuiu com o aumento da concentração de adsorvato. Foi observado que a borra de café, ao ser empregada como adsorvente, promoveu uma pequena redução da concentração do adsorvato, com eficiência média de remoção de 1,35%. A cinética de adsorção revelou que o equilíbrio é atingido em torno de 800 min e que o modelo de pseudossegunda ordem se ajustou melhor. O modelo de Freundlich foi o que se ajustou com mais qualidade aos dados experimentais. A constante n de Freundlich permitiu inferir que a adsorção é favorável e a isoterma aparenta ser do tipo L, apresentando uma curvatura inicial voltada para baixo, o que sugere menor disponibilidade dos sítios ativos ao aumentar a concentração do adsorvente.pt_BR
dc.description.sponsorshipOutropt_BR
dc.identifier.citationBERGAMINI, M. H. L. Remoção de fluoreto em carvão produzido com borra de café ativada quimicamente com lixívia de cinzas de eucalipto. 2023. 91 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental e Sanitária) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/12984
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Civil e Ambiental - EECA (RMG)pt_BR
dc.publisher.initialsUFGpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Ambiental e Sanitária (EECA)pt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectBiocarvão ativadopor
dc.subjectAdsorçãopor
dc.subjectFluoretopor
dc.subjectCinza de eucaliptopor
dc.subjectActivated carboneng
dc.subjectAdsorptioneng
dc.subjectFluorideeng
dc.subjectEucalyptus ashpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOS::PLANEJAMENTO INTEGRADO DOS RECURSOS HIDRICOSpt_BR
dc.titleRemoção de fluoreto em carvão produzido com borra de café ativada quimicamente com lixívia de cinzas de eucaliptopt_BR
dc.title.alternativeRemoval of fluoride in carbon produced with coffee grounds chemically activated with eucalyptus ash lyeeng
dc.typeDissertaçãopt_BR

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Mestrado em Engenharia Ambiental e Sanitária (EEC)