dc.creator | Diel, Júlia Cristina | |
dc.date.accessioned | 2021-12-15T14:32:06Z | |
dc.date.available | 2021-12-15T14:32:06Z | |
dc.date.issued | 2021-09-27 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/23322 | |
dc.description.abstract | In the present work, commercial multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) were modified
via green synthesis for impregnation of metallic nanoparticles (MPNs), evaluating the
influence of plant extracts (pomegranate leaves, eucalyptus leaves and nutshells) as reducing
agents, of metal species (copper and iron), the metallic specifications and the type of
functionalization (OH and COOH) in the characteristics of the materials. After synthesis, the
modified materials were characterized by different techniques, identifying that MWCNTs
were resistant to the synthesis process, preserving their structure and morphological
characteristics. After characterization, the potential of the materials was evaluated in the
removal of the herbicide glyphosate (GLY) by adsorption in an aqueous matrix. MWCNTs
impregnated with iron MPNs using nutshells as a reducing agent proved to be more effective
in adsorbing GLY, being the material selected to study the effect of pH, kinetic and
equilibrium modeling, thermodynamic behavior, of the simulated effluent, material
regeneration statistics and physical modeling. The pH test indicates that the best adsorption
results were obtained under pH 4, identified as the natural pH of the GLY solution, favoring
the process by dispensing with the use of acids or bases for adjustment. Kinetic studies
showed a removal percentage of up to 86.23%, for an initial GLY concentration of 35 mg L-1,
with the process equilibrium being reached in about 120 min of contact. The kinetic and
equilibrium models that best fit the experimental data were Pseudo-first order and Sips,
respectively. It was observed that the adsorptive capacity increased with decreasing
temperature, indicating that the process was favored at lower temperatures, with the
maximum adsorptive capacity found at 43.66 mg g-1 at 298 K. Regarding the application of
the material under circumstances In real terms, removals of 68.38% were achieved for
effluent A (containing GLY) and 40.33% for effluent B (containing GLY, atrazine and 2,4-
D). Furthermore, the adsorbent was applied for six adsorption/regeneration cycles,
maintaining similar values of adsorptive capacity in all cycles. To obtain new insights into
this process, the experimental equation curves were simulated from statistical physical models
and the Hill model with 1 energy and ideal fluid approach presented the best data prediction,
indicating that GLY adsorption occurs by formation of a monolayer and that the interactions
of adsorbate with the adsorbent are characterized by only one energy. A combination of the
system's steric and energetic parameters in relation to its evolution with temperature indicated
that it is an exothermic process, inferring the occurrence of a physisorption mechanism,
complementing the results obtained by thermodynamic calculations. Finally, the new insights
showed that the adsorbent favored the adsorption of the herbicide by the interaction of GLY
molecules with the iron MPNs present on the surface of the adsorbent. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Nanotubos de carbono | por |
dc.subject | Síntese verde | por |
dc.subject | Glifosato | por |
dc.subject | Adsorção | por |
dc.subject | Física estatística | por |
dc.subject | Carbon nanotubes | eng |
dc.subject | Green synthesis | eng |
dc.subject | Glyphosate | eng |
dc.subject | Adsorption | eng |
dc.subject | Statistical physics | eng |
dc.title | Modificação de nanotubos de carbono por impregnação de nanopartículas metálicas via síntese verde para adsorção de glifosato | por |
dc.title.alternative | Modification of carbon nanotubes by impregnation of metallic nanoparticles via green synthesis for glyphosate adsorption | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.description.resumo | No presente trabalho, nanotubos de carbono comerciais de paredes múltiplas (MWCNTs)
foram modificados via síntese verde para impregnação de nanopartículas metálicas (MPNs),
avaliando a influência dos extratos vegetais (folhas de romã, folhas de eucalipto e cascas de
noz-pecã) como agentes redutores, das espécies de metal (cobre e ferro), das concentrações
metálicas e do tipo de funcionalização (OH e COOH) nas características dos materiais. Após a
síntese, os materiais modificados foram caracterizados por diferentes técnicas, identificandose
que os MWCNTs foram resistentes ao processo de síntese, preservando sua estrutura e
características morfológicas. Em sequência a caracterização, a potencialidade dos materiais
foi avaliada na remoção do herbicida glifosato (GLY) por adsorção em matriz aquosa. Os
MWCNTs impregnados com MPNs de ferro usando cascas de noz-pecã como agente redutor
demonstraram ser mais efetivos na adsorção de GLY, sendo o material selecionado para
estudo do efeito do pH, da modelagem cinética e de equilíbrio, do comportamento
termodinâmico, do efluente simulado, de regeneração do material e da modelagem física
estatística. O teste de pH indicou que os melhores resultados de adsorção foram obtidos sob
pH 4, identificado como o pH natural da solução de GLY, favorecendo o processo ao
dispensar a utilização de ácidos ou bases para ajuste. Os estudos cinéticos apontaram uma
porcentagem de remoção de até 86,23%, para uma concentração inicial de GLY de 35 mg L-1,
sendo o equilíbrio do processo atingido em cerca de 120 min de contato. Os modelos cinéticos
e de equilíbrio que melhor se ajustaram aos dados experimentais foram Pseudo-primeira
ordem e Sips, respectivamente. Observou-se que a capacidade adsortiva aumentou com a
diminuição da temperatura, indicando que o processo foi favorecido em temperaturas mais
baixas, sendo a máxima capacidade adsortiva encontrada de 43,66 mg g-1 a 298 K. Quanto à
aplicação do material em circunstâncias reais, alcançaram-se remoções de 68,38% para o
efluente A (contendo GLY) e de 40,33% para o efluente B (contendo GLY, atrazina e 2,4-D).
Além disso, o adsorvente foi aplicado por seis ciclos de adsorção/regeneração mantendo
valores semelhantes de capacidade adsortiva em todos os ciclos. Para a obtenção de novos
insights sobre esse processo, as curvas experimentais de equíbrio foram simuladas a partir de
modelos físico estatítiscos e o modelo de Hill com 1 energia e abordagem para fluido ideal
apresentou a melhor previsão dos dados, indicando que a adsorção de GLY ocorre pela
formação de uma monocamada e que as interações do adsorbato com o adsorvente são
caracterizadas por apenas uma energia. A combinação dos paramêtros estéricos e energéticos
do sistema em relação a sua evolução com a temperatura apontou tratar-se de um processo de
natureza exotérmica inferindo-se a ocorrência de um mecanismo de fisissorção,
complementando os resultados obtidos pelos cálculos termodinâmicos. Por fim, os novos
insights apontaram que o adsorvente favoreceu a adsorção do herbicida pela interação das
moléculas de GLY com as MPNs de ferro presentes na superfície do adsorvente. | por |
dc.contributor.advisor1 | Dotto, Guilherme Luiz | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5412544199323879 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Silveira, Christian Luiz da | |
dc.contributor.referee1 | Georgin, Jordana | |
dc.contributor.referee2 | Zazycki, Maria Amélia | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/1589964271174213 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Química | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |