@MASTERSTHESIS{ 2022:269426725,
 	title = {Estudos de adsorção de inseticidas com carvões ativados derivados de tabaco},
 	year = {2022},
 	url = "https://tede.unioeste.br/handle/tede/6189",
 	abstract = "Os pesticidas constituem-se de insumos extremamente importantes que impulsionam a produção agrícola em todo o mundo, porém seu uso incorreto vem causando o aumento de suas concentrações nos recursos hídricos. Como geralmente os sistemas de tratamento de água para abastecimento humano não são desenhados para a remoção de pesticidas, seu acúmulo em sítios destinados ao abastecimento humano pode ser considerado um problema de saúde pública. Neste cenário, o processo de adsorção por carvões ativados é um dos principais tratamentos avançados aplicados em águas contaminadas por tais substâncias perigosas. Essa tecnologia se torna ainda mais atrativa quando se considera o uso de materiais residuais para a remediação de águas. Considerando o supracitado, o objetivo desta pesquisa foi mostrar que a partir de resíduos de tabaco é possível produzir carvões ativados de excelentes características físico-químicas e morfológicas. O tabaco estudado é proveniente de cigarros apreendidos pela Receita Federal, o qual foi empregado exclusivamente na produção de carvão ativado destinado a estudos laboratoriais de remediação de águas contaminadas com os inseticidas acefato e tiametoxam por meio de processos de adsorção. Os estudos de produção de carvões ativados foram otimizados sob diferentes temperaturas (800 e 900 ºC) e proporções de massa de agente químico (hidróxido de potássio, ou KOH) e tabaco (relação m/m de 4/1 e 5/1), resultando nos seguintes materiais testados: CA800- 4-KOH (a exemplo: carvão ativado a 800 ºC, na proporção 4/1 m/m de KOH/tabaco), CA900-4-KOH e CA900-5-KOH. Salienta-se que a definição das condições que resultaram nos carvões ativados supracitados foi resultado de exaustivo estudo cujos resultados estão sumarizados no ANEXO 1. Após desenvolvidos os carvões ativados, foi realizada a sua caracterização por meio de dessorção química em água, ponto de carga zero (pHPCZ), espectroscopia de IV (FTIR), área de superfície, diâmetro e volume de poros, além de testes de adsorção, por meio de estudos de cinética, equilíbrio e termodinâmica de adsorção dos pesticidas acefato e tiametoxam. Foram usados os modelos empíricos de pseudo-primera ordem, pseudo-segunda ordem, Elovich, difusão intrapartícula, Langmuir, Freundlich, Sips, Temkin, Liu, Toth, Redlich-Peterson e Khan na investigação da natureza do processo de adsorção. Além disso, as isotermas construídas em diferentes temperaturas permitiram a estimativa de parâmetros termodinâmicos inerentes ao processo de adsorção dos pesticidas. De acordo com os resultados de dessorção em água, os carvões ativados desenvolvidos não liberam metais pesados ou outras substâncias no meio líquido. Além disso, observa-se a presença de grupos funcionais de superfície hidroxila, fenólico, aromático, carboxílico e grupo carbonato, que atuam nos diversos processos de adsorção de pesticidas. O agente modificante (KOH) somado ao tratamento térmico resultou em alteração do pHPCZ dos adsorventes, sendo observados os seguintes valores: 6,9 para CA800-4-KOH, 9,41 para CA900-4-KOH e 9,41 para CA900-5-KOH. Os resultados indicaram que os CAs apresentam elevada área superficial (> 2000 m2 g-1), com máxima de 3294 m2 g-1 para CA900-4-KOH. Os modelos cinéticos de adsorção de pseudo-primeira e pseudo- segunda ordem se ajustaram aos dados experimentais, com valores de qe (exp.) e qe (calc.) muito próximos. Para ambos os pesticidas o processo de adsorção foi rápido, apresentando alta taxa de adsorção já nos 5 minutos iniciais. A velocidade de adsorção de acefato, estimada pela constante de pseudo-primeira ordem, k1 (min-1) assume a seguinte ordem CA 800-4-KOH (18,85) > CA 900-5-KOH (11,35) > CA 900-4-KOH (10,70), com valores da constante de pseudo-segunda ordem, k2  (g mg-1 min-1)
 extrapolados, sugerindo fisissorção. A velocidade de adsorção de tiametoxam, estimada por k1 (min-1) seguiu a ordem CA900-5-KOH (20,500) > CA900-4-KOH (19,736) > CA800-4-KOH (18,436), com bons ajustes (R2-adj), corroborando com valores obtidos na termodinâmica, indicando adsorção física. Já para pseundo-segunda ordem, a constante k2 (g mg-1 min-1) seguiu CA900-4-KOH (0,679) > CA900-5-KOH (0,677) > CA800-4-KOH (0,644). Os estudos de equilíbrio de adsorção apresentaram ordem de adsorção qmax (mg g-1) seguindo: CA900-5-KOH (56,372) > CA800-4-KOH (40,355) > CA900-4-KOH (34,389). A constante KLangmuir indicou que todos os materiais apresentaram interação entre acefato-CA baixa, fato que corrobora bTemkin e Liu, indicando baixo calor de adsorção e afinidade preferida do acefato por certos sítios ativos do CA, que pode estar atribuída a característica hidrofílica do pesticida (KOW = - 0,85). O parâmetro de nSips indica adsorção homogênea e em monocamada por CA800- 4-KOH, ligado ao modelo de Langmuir, já para CA900-4-KOH e CA900-5-KOH o modelo retorna para Freundlich, sugerindo heterogeneidade e formação de multicamadas. A capacidade máxima de adsorção de tiametoxam obedeceu a ordem: CA900-4-KOH (150,5 mg g-1) > CA900-5-KOH (117,3 mg g-1) > CA800-4-KOH (99,2
 mg g-1), com taxa de remoção beirando 100%: CA900-5-KOH (99,2 %) > CA900-4- KOH (99,0 %) > CA800-4-KOH (98,3 %). Neste estudo, o modelo de Freundlich se apresentou mais preciso que os outros modelos na descrição do processo de adsorção, devido ao alto R2 e baixa variância, sugerindo um processo de adsorção em multicamadas em uma superfície energeticamente heterogênea do CA. Analisando as isotermas para ambos os pesticidas em diferentes temperaturas, há uma tendencia geral de redução da capacidade de adsorção em função do aumento da temperatura, além de apresentarem redução da quantidade adsorvida à medida que a concentração inicial aumenta. Nos estudos de termodinâmica de adsorção, CA800-4-KOH e CA900-4-KOH apresentaram ordem do sistema (∆Sº < 0) e CA900-5-KOH apresentou maior afinidade entre o material e a solução de acefato (∆Sº = 48,8 J mol-1), fato que corroborou com a maior taxa de remoção do pesticida pelo material (qmax). O processo de adsorção de tiametoxam se mostrou espontânea (ΔGº < 0), exotérmica com diminuição de capacidade adsorção com o aumento da temperatura, além de corrobar com os resultados de cinética indicando fisissorção (ΔHº < 0). Os valores de positivos de ΔSº estam relacionados com a sorção de tiametoxam, comprimindo e perturbando a superfície dos CAs, sendo esta a força responsável pelo processo. Desta maneira, pode-se afirmar que, os usos das diferentes ativações para os carvões ativados produzidos a partir do tabaco foram eficientes na remoção de pesticidas de águas, principalmente tiametoxam, chegando a quase 100 % de remoção, evidenciando uma excelente alternativa na remediação de águas contaminadas, além de possibilitar o uso ambientalmente adequado do tabaco oriundo de cigarros apreendidos.",
 	publisher = {Universidade Estadual do Oeste do Paraná},
 	scholl = {Programa de Pós-Graduação em Agronomia},
 	note = {Centro de Ciências Agrárias}
}