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dc.creatorMesquita, Mateus da Silva
dc.date.accessioned2024-02-02T15:42:22Z
dc.date.available2024-02-02T15:42:22Z
dc.date.issued2023-11-30
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/31386
dc.description.abstractThe treatment of formation water still represents one of the greatest challenges in the oil industry. Among the various pollutants found in produced water, phenol is of particular concern, due to its high toxicity. The aim of this work was to synthesize a Eucalyptus saligna sawdust biochar activated with NiCl2 in fixed bed slow pyrolysis, followed by evaluation of its capacity for the adsorption of phenol. When comparing the results of chemically activated adsorbent with a pristine adsorbent, the higher efficiency in phenol removal was observed with biochar activated with NiCl2. The noteworthy widening of pores on average and the acquisition of new and/or intensified functional groups (mostly containing O) justified the enhanced adsorption. Both adsorbents were characterized using scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, powder X-ray diffractometry, nitrogen porosimetry using the Brunauer-Emmett-Teller and Barrett, Joyner e Halenda method. The adsorption capacity of the activated biochar with NiCl2 varied slightly (Q=21 a 21.4 mg.g-1 ) at different pH of the phenolic solution (2 to 9). The ideal dosage of biochar obtained was 1 g.L-1 . The adsorption kinetics could be fitted using the Elovich model (R²adj.=0.99, MRE=2.412%), suggesting the attainment of equilibrium at 240 minutes through chemical adsorption on a heterogeneous (irregular) surface. The adsorption isotherms confirmed that multiple layers of the adsorbent were involved in phenol removal, justified by the excellent fits of the Redlich-Peterson (R²adj.=0.998, MRE=1.46%) and Freundlich models (R²adj.=0.995, MRE=3.74%). The maximum adsorption capacity of the activated biochar with NiCl2 obtained was 76.65 mg.g-1 (C0=200mg.L-1 ). Furthermore, thermodynamic evaluation indicated that the adsorption was exothermic (ΔH⁰=-54.71 kJ.mol-1 ), spontaneous (∆G 0=-33.51 kJ.mol-1 ), ordered (ΔS 0=-0.07 kJ.mol-1K -1 ), justified by the Van’t Hoff equation with dimensionless Ke 0 (Redlich-Peterson: R²adj.=0.859). Interestingly, physical interaction mechanisms predominated during thermodynamics. Therefore, a two-stage adsorption system was suggested (1st: physical 'Van der Waals forces' and 2nd: chemical ' electron donor-acceptor complex'). The study of ionic strength was also conducted, varying NaCl from 0 to 1000 mM in solution, with no significant interferences observed. Finally, desorption experiments were carried out through thermal treatment in an inert atmosphere. After three regeneration cycles, the efficiency remained close to 70%. Regeneration through eluents was not efficient, possibly due to the strong chemical bonds between the adsorbent and the adsorbate.eng
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.subjectTratamento de água residuáriapor
dc.subjectFenolpor
dc.subjectAdsorçãopor
dc.subjectNíquelpor
dc.subjectBiocarvãopor
dc.subjectWastewater treatmenteng
dc.subjectPhenoleng
dc.subjectAdsorptioneng
dc.subjectNickeleng
dc.subjectBiochareng
dc.titleAdsorção de fenol por biocarvão de Eucalyptus saligna ativado com NiCl2.6H2Opor
dc.title.alternativeAdsorption of phenol using Eucalyptus saligna biochar activated with NiCl2.6H2Oeng
dc.typeDissertaçãopor
dc.description.resumoAtualmente, o tratamento da água de formação é um dos maiores desafios da indústria petrolífera. Dentre os diversos poluentes presentes na água produzida, o fenol é um dos mais preocupantes devido à sua toxicidade quando em excesso. Assim, este estudo teve por objetivo sintetizar um biocarvão de serragem de Eucalyptus saligna ativado com NiCl2 em pirólise lenta de leito fixo e avaliar sua capacidade de adsorção de fenol. Ao comparar os resultados do adsorvente ativado quimicamente com um adsorvente puro, notou-se a maior eficiência de remoção de fenol através do biocarvão ativado com NiCl2. Notavelmente o alargamento médio dos poros e a obtenção de grupos funcionais novos e/ou intensificados (principalmente contendo O) justificaram a melhor adsorção. Ambos os adsorventes foram caracterizados usando espectroscopia por energia dispersiva, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier, difratômetria de raios-X e porosimetria de nitrogênio por meio do método Brunauer-Emmet-Teller e Barrett, Joyner e Halenda. A capacidade de adsorção do biocarvão ativado-NiCl2 variou pouco (Q=21 a 21.4 mg.g-1 ) em diferentes faixas de pH da solução fenólica (2 a 9). Os testes de dosagem ideal do biocarvão indicaram o valor de 1 g.L-1 . Quanto aos testes cinéticos da adsorção, estes se ajustaram ao modelo de Elovich (R²adj.=0.99, MRE=2.412%), sugerindo a obtenção do equilíbrio aos 240 minutos, através de uma adsorção química em superfície heterogênea (irregular). As isotermas confirmaram que múltiplas camadas do adsorvente tenham atuado para a remoção do fenol e isto se justificou pelas ótimas adaptações dos modelos de RedlichPeterson (R²adj.=0.998, MRE=1.46%) e Freundlich (R²adj.=0.995, MRE=3.74%). A capacidade máxima de adsorção obtida pelo biocarvão ativado-NiCl2 foi igual a 76.65 mg.g-1 (C0=200mg.L-1 ). Além disto, o estudo termodinâmico sugeriu que a adsorção apresentou comportamento exotérmico (ΔH⁰=-54.71 kJ.mol-1 ), espontâneo (∆G 0=-33.51 kJ.mol-1 , quando T=303.15K) e ordenado (ΔS0=-0.07 kJ.mol-1K -1 ), justificados pela equação de Van’t Hoff com Ke 0 adimensional (Redlich-Peterson: R²adj.=0.859). Curiosamente os mecanismos de interações físicas predominaram durante a termodinâmica. Portanto, foi sugerido um sistema de adsorção em dois estágios (1°: físico ‘Forças de Van der Waals’ e 2°: químico ‘Complexo doadoraceitador de elétrons’). Também efetuou-se o estudo da força iônica quando NaCl variou de 0 a 1000 mM em solução. Não observou-se interferências importantes neste teste. Por fim, os experimentos de dessorção foram realizados por tratamento térmico em atmosfera inerte. Após três ciclos de regeneração a eficiência se manteve próxima a 70%. Através de eluentes a regeneração não foi eficiente, possivelmente devido às fortes ligações químicas entre o adsorvente e o adsorbato.por
dc.contributor.advisor1Bertuol, Daniel Assumpção
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7979212992364682por
dc.contributor.advisor-co1Tanabe, Eduardo Hiromitsu
dc.contributor.referee1Reisdörfer, Gustavo
dc.contributor.referee2Silva, Maurício Dalla Costa Rodrigues da
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8771693185572072por
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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