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dc.creatorSchio, Rejiane Da Rosa
dc.date.accessioned2021-01-04T10:55:03Z
dc.date.available2021-01-04T10:55:03Z
dc.date.issued2019-02-18
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/20240
dc.description.abstractPolyurethane foams (PU) may be used as the immobilization matrix for chitosan, in order to overcome/minimize the disadvantages with respect to chitosan as an adsorbent. However, the polyurethane and chitosan foams synthesized to date use conventional reagents, most of which are highly costly and non-renewable. In this context, the present study aims at the synthesis of a foam composed of polyurethane/chitosan based on a polyol derived from castor oil and its application in the removal of Food red 17 dye in batch system and fixed bed. The adsorbent was characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), mechanical tests (shear force and degree of swelling) and color analysis. Firstly, adsorption tests were performed to evaluate the effect of the amount of chitosan on PU synthesis, the effect of the amount of adsorbent (0.1 - 1 g) and the effect of pH (2 - 10). The batch adsorption study was performed through equilibrium isotherms, kinetic curves and thermodynamic parameters. In the fixed bed adsorption study, the rupture curves were constructed at different flow rates and bed heights and these parameters were optimized using the response surface methodology (RSM). The characterization indicated that the polyurethane/chitosan composite foam presented more adequate characteristics and adsorption potential than PU. In addition, the material presented a semi-crystalline structure, with adequate functional groups, high porosity and good mechanical properties. The Pseudo-second order model was suitable to represent the adsorption kinetics and the Sips model was appropriate to represent the equilibrium isotherms. The maximum adsorption capacity was 267.24 mg g-1, obtained at 328 K. The adsorption process was spontaneous, favorable and endothermic. Using identical adsorption conditions, the PU/chitosan composite foam was able to remove more than 98% of the dye from the solution, while the PU removed only 40%. The adsorption was favored at pH 2, using 1 g of adsorbent. Models for the forward curves, including Thomas, Yoon-Nelson and Bed Depth Service Time (BDST) were fitted to the experimental data. The optimum experimental condition for the adsorption of Food red 17 dye in fixed bed using PU/chitosan composite foam was 15 mL min-1 and bed height 6 cm. In this condition, the treated effluent volume was 2175 mL and the adsorption capacity of the column was 108.1 mg g-1. The results also showed that the Yoon-Nelson and BDST models accurately adjusted the experimental data under the optimal condition. The results showed that polyurethane foams are able to withstand chitosan, resulting in an adsorbent with better mechanical characteristics and high potential for removal of anionic dyes in aqueous media.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectAdsorçãopor
dc.subjectBateladapor
dc.subjectLeito fixopor
dc.subjectQuitosanapor
dc.subjectEspuma de poliuretanopor
dc.subjectÓleo de mamonapor
dc.subjectVermelho n° 40por
dc.subjectAdsorptioneng
dc.subjectBatcheng
dc.subjectFixed-bedeng
dc.subjectChitosaneng
dc.subjectPolyurethane foameng
dc.subjectCastor oileng
dc.subjectFood red 17eng
dc.titleSíntese de uma espuma composta de poliuretano/quitosana para adsorção do corante vermelho n° 40 em batelada e leito fixopor
dc.title.alternativeSynthesis of a polyurethane/chitosan composite foam for adsorption of food red 17 in batch and fixed bedeng
dc.typeDissertaçãopor
dc.description.resumoAs espumas de poliuretano (PU) podem ser utilizadas como matriz de imobilização para a quitosana, com o objetivo de superar/minimizar as desvantagens em relação a quitosana como adsorvente. No entanto, as espumas de poliuretano e quitosana sintetizadas até o momento utilizam reagentes convencionais, a maioria de alto custo e não renovável. Neste contexto, o presente estudo tem por objetivo a síntese de uma espuma composta de poliuretano/quitosana a base de um poliol derivado do óleo de mamona e sua aplicação na remoção do corante vermelho n° 40 em sistema batelada e leito fixo. O adsorvente foi caracterizado a partir das análises difração de raio-X (DRX), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), ensaios mecânicos (força de cisalhamento e grau de intumescimento) e análise de cor. Primeiramente, foram realizados testes de adsorção para avaliar o efeito da quantidade de quitosana na síntese da PU, o efeito da quantidade de adsorvente (0,1 – 1 g) e o efeito do pH (2 -10). O estudo de adsorção em sistema batelada foi realizado através de isotermas de equilíbrio, curvas cinéticas e parâmetros termodinâmicos. No estudo da adsorção em leito fixo, as curvas de ruptura foram construídas em diferentes vazões e alturas de leito e esses parâmetros foram otimizados usando a metodologia de superfície de resposta (RSM). As caracterizações indicaram que a espuma composta de poliuretano/quitosana apresentou características mais adequadas e potencial de adsorção do que a PU. Além disso, o material apresentou estrutura semi-cristalina, com grupos funcionais adequados, alta porosidade e boas propriedades mecânicas. O modelo de Pseudo-segunda ordem foi adequado para representar a cinética de adsorção e o modelo de Sips foi apropriado para representar as isotermas de equilíbrio. A capacidade máxima de adsorção foi de 267,24 mg g-1, obtida a 328 K. O processo de adsorção foi espontâneo, favorável e endotérmico. Utilizando condições de adsorção idênticas, a espuma composta de PU/quitosana foi capaz de remover mais de 98% do corante da solução, enquanto o PU removeu apenas 40%. A adsorção foi favorecida em pH 2, utilizando 1 g de adsorvente. Os modelos para as curvas de avanço, incluindo Thomas, Yoon-Nelson e Bed Depth Service Time (BDST) foram ajustados aos dados experimentais. A condição experimental ótima para a adsorção do vermelho n° 40 em leito fixo usando espuma compostas de PU/quitosana foi vazão de 15 mL min–1 e altura do leito de 6 cm. Nessa condição, o volume de efluente tratado foi de 2175 mL e a capacidade de adsorção da coluna foi de 108,1 mg g–1. Os resultados também mostraram que os modelos de Yoon-Nelson e BDST ajustaram com precisão os dados experimentais sob a condição ótima. Os resultados mostraram que as espumas de poliuretano são capazes de suportar a quitosana, resultando em um adsorvente com melhores características mecânicas e com alto potencial para remoção de corantes aniônicos em meios aquosos.por
dc.contributor.advisor1Dotto, Guilherme Luiz
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5412544199323879por
dc.contributor.referee1Collazzo, Gabriela Carvalho
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0650318761058659por
dc.contributor.referee2Gonçalves, Janaína Oliveira
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9378137815366494por
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6427595655140669por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEngenharia Químicapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Químicapor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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