Aplicação de zeólita mesoporosa sintetizada utilizando quitina para a adsorção de corantes catiônicos
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Data
2018-06-26Autor
Brião, Giani de Vargas 
Primeiro orientador
Dotto, Guilherme Luiz
Metadata
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As zeólitas, de um modo geral, são materiais microporosos, o que dificulta o transporte difusivo de certas moléculas. Então, para aumentar as possibilidades de aplicações deste material, estudos propõem a adição de agentes de mesoporosidade na síntese da zeólita. Com este intuito, este trabalho visa aplicar a zeólita ZSM-5 modificada pela adição de quitina (quitina/ZSM-5) na operação de adsorção de corantes catiônicos. A estratégia para condução dos estudos foi comparar a capacidade de adsorção de violeta cristal (VC) da quitina/ZSM-5 e ZSM-5, e uma vez que fosse constatada uma melhora da capacidade de adsorção pela presença dos mesoporos, se daria prosseguimento aos testes com os demais corantes: azul de metileno (AM) e fucsina básica (FB). Na síntese da zeólita foram empregados gel de síntese e gel precursor, e antes da etapa de calcinação foi adicionada quitina a qual fora completamente eliminada pela combustão. Para a caracterização se fez uso de microscopia eletrônica de varredura, do inglês, Scanning Electron Microscopy (SEM), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier, do inglês, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT–IR), adsorção e dessorção de nitrogênio (BET e BJH) e difração de raio X, do inglês, X-Ray Diffraction (XRD). Os ensaios de adsorção foram dirigidos por estudos de equilíbrio de adsorção, cinética, termodinâmica, tratamento de efluente têxtil simulado e regeneração e reuso do adsorvente. Os resultados da caracterização evidenciam que a zeólita quitina/ZSM-5 apresentou características mais adequadas para adsorção do que a zeólita ZSM-5 sintetizada por via hidrotérmica, pois: a estrutura tornou-se mais desorganizada (amorfa); o volume de poro total aumentou 25% e o diâmetro médio dos poros aumentou 11 vezes. Essas alterações na estrutura da zeólita fizeram com que a capacidade máxima de adsorção de VC aumentasse de 141,8 (ZSM-5) para 1217,3 mg g -1 (quitina / ZSM-5). Os resultados para comparação da adsorção de azul de metileno, fucsina básica e violeta cristal em quitina/ZSM-5 mostraram que a operação foi favorecida usando a dosagem adsorvente de 2,0 g L-1 e pH de 7,5, 8,0 e 9,0 para VC, AM e FB, respectivamente. O modelo de difusão intrapartícula foi adequado para representar o perfil cinético, proporcionando coeficientes de difusão intrapartícula de 6,36 × 10-14, 1,36 × 10-13 e 1,37 × 10-13 m² min-1 para VC, AM e FB. O equilíbrio foi descrito pelos modelos Sips (Azul de Metileno e Fucsina Básica) e Langmuir para Violeta cristal. A adsorção foi espontânea, favorável e endotérmica. As capacidades máximas de adsorção foram 1217,3, 548,2 e 237,5 mg g-1 para VC, AM e FB, respectivamente. O processo de regeneração proposto (calcinação a 600 ° C) foi eficiente; sendo que o adsorvente pode ser reutilizado quinze vezes mantendo a mesma capacidade de adsorção. A quitina/ZSM-5 foi eficiente para remover a cor de um efluente têxtil simulado. Em resumo, o adsorvente sintetizado usando quitina como agente de mesoporosidade é um material eficiente, econômico e capaz de adsorver corantes catiônicos.
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