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Please use this identifier to cite or link to this item: http://tede.unioeste.br/handle/tede/5022
Tipo do documento: Tese
Title: Capacidade de adsorção da atrazina em biocarvões produzidos a partir de diferentes espécies de bambus
Other Titles: Adsorption capacity of atrazin on biochras produced from different bamboo species
Autor: Sbizzaro, Mariana 
Primeiro orientador: Reis, Ralpho Rinaldo dos
Primeiro coorientador: Sampaio, Silvio César
Primeiro membro da banca: Mano, Valdir
Segundo membro da banca: Sampaio, Silvio César
Terceiro membro da banca: Remor, Marcelo Bevilacqua
Quarto membro da banca: Silva, Claudinei Mesquita da
Resumo: O biocarvão é um composto carbonáceo, sólido, derivado da pirólise de diversas biomassas, com variados benefícios e aplicabilidades. Dentre as aplicabilidades, a adsorção de pesticidas vem se destacando devido a fatores como baixos custos, facilidades na produção do biocarvão e no emprego da técnica de adsorção. Além disso, os biocarvões se mostram uma alternativa à destinação de resíduos e contribuição socioambiental à imobilização de pesticidas, uma vez que estudos têm relatado os efeitos adversos dos pesticidas no meio ambiente e à saúde humana e animal. A atrazina é bastante utilizada em diversos países e possui grande propensão a contaminar principalmente as águas, devido às características de mobilidade e persistência. Assim, o primeiro experimento foi conduzido em escala laboratorial, com a finalidade de estudar a capacidade de seis diferentes biocarvões de bambu, produzidos em diferentes temperaturas de pirólise em adsorver a atrazina, por meio de modelagem clássica. Os biocarvões foram produzidos a partir das espécies de bambu Guadua sp., Chusquea aff. gracilis, Merostachys skvortzovii e Apoclada simplex nas temperaturas de 350, 450 e 550 ºC, para os bambus da espécie Guadua sp. e a 500 ºC para os bambus das espécies Chusquea aff. gracilis, Merostachys skvortzovii e Apoclada simplex, totalizando seis biocarvões, nomeados de BN350, BN450, BN550, BB500, BT500 E BF500. Caracterizações físico-químicas, texturais e morfológicas foram realizadas nos seis biocarvões. Os biocarvões apresentaram porcentagem de carbono superior a 65%, área superficial específica (ASE) variando de 2,22 - 25,5 m2 g-1, diâmetro de poro na faixa de 31,23 - 40,77 Å, e menores valores de volume de poro e volume de microporos foram observados para BN350. A análise de Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) dos biocarvões indicou a presença de grupos funcionais relacionados às estruturas presentes na superfície dos materiais. As micrografias de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) mostraram a grande porosidade dos biocarvões. Além disso, foram conduzidos experimentos cinéticos e de isotermas de equilíbrio em sistemas de batelada, com análises em triplicata e um controle. Os dados cinéticos de adsorção da atrazina foram obtidos na concentração inicial de solução (4 mg L - 1), e observado tempo de equilíbrio cinético de 12 dias. As capacidades de adsorção de atrazina no equilíbrio foram 1,4 (BN350), 2,0 (BN450), 1,5 (BN550), 1,5 (BB500), 1,5 (BT500) e 1,2 mg g –1 (BF500). Também foram avaliados os modelos cinéticos de pseudoprimeira ordem e pseudo-segunda ordem, em que o modelo de pseudo-segunda ordem ajustou-se mais adequadamente à maioria dos dados dos biocarvões. Entretanto, sugere-se como continuidade do estudo a avaliação de modelos que expliquem o mecanismo adsortivo do sistema biocarvões de bambu-atrazina. Modelos de isoterma de equilíbrio de Langmuir e Freundlich foram avaliados, em que os dados de BT500 foram melhor representados pelo modelo de Langmuir, enquanto o modelo de Freundlich se ajustou mais adequadamente aos dados de BN550. Todavia, recomenda-se, para os demais biocarvões, a avaliação de outros modelos de isotermas e parâmetros estatísticos que possam ser mais conclusivos. No segundo trabalho, investigou-se a capacidade de adsorção de atrazina nos seis biocarvões de bambu a partir de modelagem fenomenológica. Modelos de isotermas de equilíbrio de Langmuir, BET (Brunauer-Emmett-Teller) e Freundlich foram avaliados. Os dados de equilíbrio de adsorção mostraram que a isoterma de Langmuir descreveu adequadamente os sistemas investigados para os seis biocarvões, trazendo comprovação aos indícios apresentados no primeiro estudo. O mecanismo cinético foi avaliado ao serem empregados três modelos de transferência de massa, difusão no filme, adsorção na superfície e difusão intrapartícula (método Homogeneous Surface Diffusion Model - HSDM). Na descrição da cinética de adsorção, o modelo de difusão intrapartícula ajustou-se bem aos dados dos seis biocarvões e forneceu valores de coeficiente de difusão intrapartícula (Def) na grandeza de 10 -8 a 10 -9 cm² min-1.
Abstract: Biochar is a solid carbonaceous compound, derived from the pyrolysis of several biomasses, with several benefits and applicability. Among them, pesticide adsorption has been highlighted due to factors such as low costs and easiness to produce biochar and to apply the adsorption technique. In addition, it comes out as an alternative to residues destination and socioenvironmental contribution to immobilize pesticides, since studies have reported many adverse effects of pesticides on the environment as well as on human and animal health. Atrazine is widely used in several countries and has a great tendency to contaminate mainly waters, due to its characteristics of mobility and persistence. Thus, the first experiment on a laboratory scale was conducted with the purpose of studying the capacity of six different bamboo biochars, produced at different pyrolysis temperatures to adsorb atrazine using classical modeling. Biochars were produced from the following bamboo species: Guadua sp., Chusquea aff. gracilis, Merostachys skvortzovii and Apoclada simplex at 350, 450 and 550 ºC temperatures, for bamboo of the species Guadua sp. and at 500 ºC for bamboos of the species Chusquea aff. gracilis, Merostachys skvortzovii and Apoclada simplex, totaling six biochars, named as BN350, BN450, BN550, BB500, BT500 and BF500. Physical-chemical, textural and morphological characterizations were carried out on the six biochars. Biochars showed a carbon percentage higher than 65%, specific surface area (SSA) ranging from 2.22 - 25.5 m2 g -1 , pore diameter from 31.23 - 40.77 Å, and the lowest values of pore volume and micropore volume were observed for BN350. The analysis of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) of biochars has recorded the presence of functional groups related to materials. And, Scanning Electron Microscopy (SEM) micrographs showed some great porosity of biochars. Besides, kinetic and equilibrium isotherm experiments were carried out in batch systems, with triplicate analyses and one control. Kinetic data of atrazine adsorption were obtained at the initial solution concentration (4 mg L -1), and kinetic equilibrium time was of 12 days. The equilibrium atrazine adsorption capacities were 1.4 (BN350), 2.0 (BN450), 1.5 (BN550), 1.5 (BB500), 1.5 (BT500) and 1.2 mg g –1 (BF500). The kinetic models of pseudo-first order and pseudo-second order were also evaluated, in which the pseudo-second order model adjusted most adequately to most of the data of the evaluated biochars. However, it is suggested as an ongoing study the evaluation of models that explain adsorptive mechanism of biochars bamboo-atrazine system. Equilibrium isotherm models of Langmuir and Freundlich were evaluated, in which, the BT500 data were better represented by the Langmuir model, while the Freundlich model adjusted more adequately to the BN550 data. However, it is recommended for other biochars to evaluate other models of isotherms and statistical parameters that may be more conclusive. In the second trial, the adsorption capacity of atrazine in the six bamboo biochars was evaluated using phenomenological modeling. Langmuir, BET (Brunauer-Emmett-Teller) and Freundlich equilibrium isotherm models were evaluated. The adsorption equilibrium data showed that Langmuir isotherm described adequately the investigated systems for the six biochars, providing evidence to the evidence presented in the first study. The kinetic mechanism was evaluated using three models of mass transfer, diffusion in film, adsorption on surface and intraparticle diffusion (method Homogeneous Surface Diffusion Model - HSDM). According to the description of adsorption kinetics, the intraparticle diffusion model adjusted itself well to the data of the six biochars, and provided values of intraparticle diffusion coefficient (Def) at 10-8 to 10-9 cm² min-1 magnitude.
Keywords: Difusão intrapartícula
Langmuir
Modelos cinéticos
Modelos de isoterma
Pseudo-segunda ordem
Intraparticle diffusion
Isotherm models
Kinetic models
Langmuir
Pseudo second order
CNPq areas: CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
Campun: Cascavel
Citation: SBIZZARO, Mariana. Capacidade de adsorção da atrazina em biocarvões produzidos a partir de diferentes espécies de bambus. 2020. 76 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel - PR.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: http://tede.unioeste.br/handle/tede/5022
Issue Date: 1-Apr-2020
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Agrícola (CVL)

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