dc.creator | Mesquita, Mateus da Silva | |
dc.date.accessioned | 2024-02-02T15:42:22Z | |
dc.date.available | 2024-02-02T15:42:22Z | |
dc.date.issued | 2023-11-30 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/31386 | |
dc.description.abstract | The 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.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 | Tratamento de água residuária | por |
dc.subject | Fenol | por |
dc.subject | Adsorção | por |
dc.subject | Níquel | por |
dc.subject | Biocarvão | por |
dc.subject | Wastewater treatment | eng |
dc.subject | Phenol | eng |
dc.subject | Adsorption | eng |
dc.subject | Nickel | eng |
dc.subject | Biochar | eng |
dc.title | Adsorção de fenol por biocarvão de Eucalyptus saligna ativado com NiCl2.6H2O | por |
dc.title.alternative | Adsorption of phenol using Eucalyptus saligna biochar activated with NiCl2.6H2O | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.description.resumo | Atualmente, 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.advisor1 | Bertuol, Daniel Assumpção | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7979212992364682 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Tanabe, Eduardo Hiromitsu | |
dc.contributor.referee1 | Reisdörfer, Gustavo | |
dc.contributor.referee2 | Silva, Maurício Dalla Costa Rodrigues da | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/8771693185572072 | 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 |