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Tipo do documento: Dissertação
Title: Adsorção de ciprofloxacina por carvão ativado produzido a partir de escama de peixe
Other Titles: Adsortion of ciprofloxacin from activated carbon produced from fish scale
Autor: Alberti, Schaline Winck 
Primeiro orientador: Silva, Edson Antonio da
Primeiro coorientador: Scheufele, Fabiano Bisinella
Primeiro membro da banca: Borba, Carlos Eduardo
Segundo membro da banca: Nascimento, Cleuciane Tillvitz do
Terceiro membro da banca: Steffen, Vilmar
Resumo: O uso indiscriminado de antibióticos e a disposição dos seus rejeitos sem tratamento eficaz tornaram os fármacos poluentes emergentes, por serem moléculas complexas e de difícil degradação, causando efeitos prejudiciais ao meio ambiente, e consequentemente à população (mesmo em baixas concentrações). Em sua grande maioria, as técnicas de tratamento convencionais de efluentes domésticos e industriais não são eficientes na eliminação de contaminantes persistentes como os fármacos. Diversos tratamentos avançados podem ser empregados para a mitigação destes tipos de poluentes, dentre eles, a adsorção possui potencial tendo em vista, especialmente, sua capacidade de tratamento de poluentes em baixas concentrações, tipicamente encontradas para estas substâncias no ambiente. Nesse sentido, com o desenvolvimento deste trabalho teve-se por objetivo o estudo da remoção da Ciprofloxacina (CIP) de soluções aquosas por meio do processo de adsorção empregando carvão ativado (CA). Inicialmente o material adsorvente foi produzido a partir de escamas de peixe, denominados: carvão ativado de escama de peixe e ativação com sal metálico (CAES) e carvão ativado com a escama de peixe pré-carbonizada (CAEP). Após a produção dos carvões ativados foram realizados ensaios em batelada para avaliar a capacidade de adsorção da Ciprofloxacina (CIP) em diferentes valores de pH: 4; 7 e 10. A partir destes resultados selecionou-se o adsorvente CAEP para realizar um estudo mais detalhado. Foram realizados experimentos de cinética (pH 8, 24 h, 100 e 200 mg L-1 e 30°C) posteriormente ajustou-se os modelos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem, pseudo-primeira ordem com dois sítios e difusão nos poros, sendo que os dois últimos descreveram o processo. O equilíbrio de adsorção – 10 concentrações diferentes de 15 a 200 mg L-1, pH 7 a 10, 30 °C, 48 h e 250 rpm- (Langmuir, Freundlich, Jovanovic, Jovanovic com dois sítios, Langmuir com dois sítios, Langmuir Sigmoidal e BET) no qual a partir dos ajustes de isoterma ajustou-se uma capacidade máxima de adsorção total de 92,51 mg g-1 no pH 7, com a isoterma de Jovanovic com sítios caracterizando o processo de adsorção, representando o comportamento da relação entre as concentrações de equilíbrio na fase líquida e sólida. Efetuou-se testes de adsorção em coluna de leito fixo (30°C, pH 8, vazão de ~4,6 mL min-1, altura da coluna de ~10,5 cm, massa de adsorvente de 2,5 g, nas concentrações de 120, 80 e 40 mg L-1) obtendo a capacidade de saturação de 40,12 mg g-1 na concentração mais alta e utilizando o modelo de Klinkenberg para modelar as curvas de ruptura. Além do mais as caracterizações do carvão ativado: microscopia eletrônica de varredura - MEV, espectroscopia no infravermelho com transformada de fourier - FTIR, difração de raios X (DRX), Fisissorção de N2, picnometria, distribuição do tamanho de partículas e teste de adsorção das diferentes fases do CAEP auxiliaram na compreensão do comportamento dos dados experimentais, mostrando um carvão ativado com duas fases de diferentes composições, diversos grupos funcionais, um carvão de superfície irregular de porosidade moderada, material mais amorfo mas com presença de cristalinidade, área superficial considerável e mesoporoso, com distribuição granulométrica uniforme e tamanho favorável para a transferência de massa. Por fim, conclui-se que o CAEP é eficiente na remoção da ciprofloxacina em sistema batelada e apresentando uma eficiência média em coluna de leito fixo de 46% podendo ser mais bem adaptado em trabalhos futuros.
Abstract: The indiscriminate use of antibiotics and the disposal of their waste without effective treatment have made drugs emerging pollutants, as they are complex molecules and difficult to degrade, causing harmful effects to the environment, and consequently to the population (even at low concentrations). Most conventional treatment techniques for domestic and industrial effluents are not efficient in eliminating persistent contaminants such as pharmaceuticals. Several advanced treatments can be used for the mitigation of these types of pollutants, among them, the adsorption has potential, especially considering its ability to treat pollutants at low concentrations, typically found for these substances in the environment. In this sense, with the development of this work, the objective was to study the removal of Ciprofloxacin (CIP) from aqueous solutions by the adsorption process using activated carbon (AC). Initially the adsorbent material was produced from fish scales, called: activated carbon of fish scale and activation with metallic salt (CAES) and activated carbon with pre-carbonized fish scale (CAEP). After the production of activated carbons, batch tests were performed to evaluate the adsorption capacity of Ciprofloxacin (CIP) at different pH values: 4, 7.5 and 10. From these results the CAEP adsorbent was selected to perform a more detailed study. Kinetic experiments were performed (pH 8, 24 h, 100 and 200 mg L-1 and 30°C) and then the models of pseudo-first order, pseudo-second order, pseudo-first order with two sites and pore diffusion were adjusted, and the last two described the process. The adsorption equilibrium - 10 different concentrations from 15 to 200 mg L-1, pH 7 to 10, 30 °C, 48 h and 250 rpm- (Langmuir, Freundlich, Jovanovic, Jovanovic with two sites, Langmuir with two sites, Langmuir Sigmoidal and BET) in which from the isotherm fits a maximum adsorption capacity of 92.51 mg g-1 at pH 7, with the Jovanovic with two sites isotherm characterizing the adsorption process, representing the behavior of the relationship between the equilibrium concentrations in the liquid and solid phases. Adsorption tests were performed on a fixed bed column (30°C, pH 8, flow rate ~4,6 mL min-1, column height ~10.,5 cm, adsorbent mass 2.5 g, at concentrations of 120, 80 and 40 mg L-1) obtaining a saturation capacity of 40.12 mg g-1 at the highest concentration and using Klinkenberg's model to model the breakthrough curves. Furthermore the characterizations of the activated carbon: Scanning electron microscopy - SEM, fourrier transform infrared spectroscopy - FTIR, X-ray diffraction (XRD), N2 physisorption, pycnometry, particle size distribution and adsorption test of the different CAEP phases aided in understanding the behavior of the experimental data, showing an activated carbon with two phases of different compositions, several functional groups, an irregular surface carbon of moderate porosity, a more amorphous material but with the presence of crystallinity, considerable surface area and mesoporous, with uniform particle size distribution and favorable size for mass transfer. Finally, it is concluded that CAEP is efficient in the removal of ciprofloxacin in batch system and presenting an average efficiency in fixed bed column of 46% and can be better adapted in future works.
Keywords: Poluentes emergentes
Meio ambiente
Tratamento de águas residuais
Adsorção
Emerging pollutants
Environment
Wastewater treatment
Adsorption
CNPq areas: ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Engenharias e Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Campun: Toledo
Citation: ALBERTI, Schaline Winck. Adsorção de ciprofloxacina por carvão ativado produzido a partir de escama de peixe. 2022. 93 f. Dissertação( Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Toledo, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/6804
Issue Date: 2-Jun-2022
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Química (TOL)

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