Aproveitamento de resíduos sólidos da mandiocaba (Manihot esculenta Crantz) para o desenvolvimento de bioadsorventes
The chemical contamination of water by dyes resulting from the disposal of industrial effluents triggered the need to develop technologies to remove such pollutants. Occurring naturally in the Amazon region, cassava differs from other cassava varieties in that it has high humidity and low starch yie...
| Autor principal: | DIAS, Rafael Silva |
|---|---|
| Grau: | Dissertação |
| Idioma: | por |
| Publicado em: |
Universidade Federal do Pará
2025
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/17331 |
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ir-2011-17331 |
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ir-2011-173312025-05-08T15:50:08Z Aproveitamento de resíduos sólidos da mandiocaba (Manihot esculenta Crantz) para o desenvolvimento de bioadsorventes DIAS, Rafael Silva BRASIL, Davi do Socorro Barros http://lattes.cnpq.br/0931007460545219 MARTELLI, Marlice Cruz http://lattes.cnpq.br/1213009262936026 https://orcid.org/0000-0002-1461-7306 carvão ativado mandiocaba tratamento de efluentes activated carbon sugary cassava water treatment CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA ENGENHARIA DE PROCESSOS ORGÂNICOS DESENVOLVIMENTO DE PROCESSOS The chemical contamination of water by dyes resulting from the disposal of industrial effluents triggered the need to develop technologies to remove such pollutants. Occurring naturally in the Amazon region, cassava differs from other cassava varieties in that it has high humidity and low starch yield. As part of a project on cassava technologies, this study analyzed the best conditions for the production of activated carbon from cassava solid waste for the adsorption of methylene blue dye. The Box-Behnken experimental design was used to determine the optimal production conditions. First, a physical-chemical analysis of the precursors was carried out, then 30 coal samples were produced according to the experimental plan. The maximum adsorbed amount and percentage of removal were determined under finite bath conditions, at a concentration of 120 mg/L and with 0.01 g of coal sample. The best conditions of temperature, acid concentration and heat contact time were observed at 600 ºC, 25 % and 3 h for peel and 600 ºC, 10.2 % and 3 h for pulp. These samples were subjected to physical-chemical and morphological characterization analyzes using scanning electron microscopy and Fourier transform infrared. For the adsorption kinetics tests, the models that best fitted the experimental data were intraparticle diffusion for shell and pulp coals, and for the adsorption equilibrium tests, the Freundlich and Langmuir models best fitted the experimental data for shell and pulp, respectively. Analysis of the adsorbents reveals a lower concentration of functional groups, however, in the pulp adsorbent, the loss of functional groups related to groups containing oxygen can be observed, which may help explain the lower adsorption capacity observed for pulp adsorbents. The activated carbons produced from the solid residues of cassava roots (pulp and peel) showed that, under the conditions used in this work, they can be applied as effective bioadsorbents in the removal of methylene blue in aqueous solution. A contaminação química da água por corantes decorrente do descarte de efluentes industriais desencadeou a necessidade de desenvolver tecnologias no intuito de remover tais poluentes. Ocorrendo naturalmente na região amazônica, a mandiocaba se difere com as demais variedades de mandioca por apresentar alta umidade e baixo rendimento em fécula. Como parte de um projeto sobre tecnologias com a mandiocaba, este estudo analisou as melhores condições para a produção de carvão ativado a partir dos resíduos sólidos de mandiocaba para a adsorção do corante azul de metileno. O planejamento experimental de Box-Behnken foi utilizado para determinar as condições ótimas de produção. Primeiramente foi realizada análise físico-química dos precursores, em seguida foram produzidas 30 amostras de carvão segundo o planejamento experimental. A quantidade máxima adsorvida e porcentagem de remoção foram determinadas nas condições de banho finito, na concentração de 120 mg/L e com 0,01 g de amostra de carvão. As melhores condições de temperatura, concentração de ácido e tempo de contato com calor foram observadas em 600 ºC, 25 % e 3 h para casca e 600 ºC, 10,2 % e 3 h para polpa. Estas amostras foram submetidas às análises físico-químicas e de caracterização morfológica por microscopia eletrônica de varredura e por infravermelho com transformada de Fourier. Para os testes de cinética de adsorção os modelos que melhor se ajustaram aos dados experimentais foram difusão intrapartícula para carvões de casca e polpa, e para os testes de equilíbrio de adsorção os modelos de Freundlich e Langmuir ajustaram melhor os dados experimentais para casca e polpa, respectivamente. A análise dos adsorventes revela menor concentração dos grupos funcionais, porém no adsorvente de polpa pode ser observada a perda de grupos funcionais relacionadas a grupos que contém oxigênio, o que pode ajudar a explicar a menor capacidade de adsorção observada para os adsorventes de polpa. Os carvões ativados produzidos dos resíduos sólidos das raízes da mandiocaba (polpa e casca) mostraram que, nas condições utilizadas neste trabalho, podem ser aplicados como bioadsorventes eficazes na remoção de azul de metileno em solução aquosa. 2025-05-08T15:48:00Z 2025-05-08T15:48:00Z 2023-07-10 Dissertação DIAS, Rafael Silva. Aproveitamento de resíduos sólidos da mandiocaba (Manihot esculenta Crantz) para o desenvolvimento de bioadsorventes. Orientador: Davi do Socorro Barros Brasil. 2023. 98 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/17331. Acesso em:. https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/17331 por Acesso Aberto http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal do Pará Brasil Instituto de Tecnologia UFPA Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química Disponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br |
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Repositório Institucional - Universidade Federal do Pará |
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The chemical contamination of water by dyes resulting from the disposal of industrial effluents triggered the need to develop technologies to remove such pollutants. Occurring naturally in the Amazon region, cassava differs from other cassava varieties in that it has high humidity and low starch yield. As part of a project on cassava technologies, this study analyzed the best conditions for the production of activated carbon from cassava solid waste for the adsorption of methylene blue dye. The Box-Behnken experimental design was used to determine the optimal production conditions. First, a physical-chemical analysis of the precursors was carried out, then 30 coal samples were produced according to the experimental plan. The maximum adsorbed amount and percentage of removal were determined under finite bath conditions, at a concentration of 120 mg/L and with 0.01 g of coal sample. The best conditions of temperature, acid concentration and heat contact time were observed at 600 ºC, 25 % and 3 h for peel and 600 ºC, 10.2 % and 3 h for pulp. These samples were subjected to physical-chemical and morphological characterization analyzes using scanning electron microscopy and Fourier transform infrared. For the adsorption kinetics tests, the models that best fitted the experimental data were intraparticle diffusion for shell and pulp coals, and for the adsorption equilibrium tests, the Freundlich and Langmuir models best fitted the experimental data for shell and pulp, respectively. Analysis of the adsorbents reveals a lower concentration of functional groups, however, in the pulp adsorbent, the loss of functional groups related to groups containing oxygen can be observed, which may help explain the lower adsorption capacity observed for pulp adsorbents. The activated carbons produced from the solid residues of cassava roots (pulp and peel) showed that, under the conditions used in this work, they can be applied as effective bioadsorbents in the removal of methylene blue in aqueous solution. |
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