Remoção de eteramina utilizando biocarvões de torta de murumuru e tucumã
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Química
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-graduação em Agroquímica
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
A indústria mineradora de ferro é um dos mais importantes setores da economia brasileira, e
sua operação exige alto consumo de água nas etapas de lavra e beneficiamento. O processo de
concentração mineral exige o uso de reagentes químicos, como a eteramina, que apresentam
alto potencial poluidor. O rejeito contendo eteramina são tóxicos a organismos aquáticos, são
corrosivos para a pele e apresentam irritabilidade nos olhos. Os biocarvões são materiais
carbonáceos, gerados na conversão termoquímica de biomassas lignocelulósicas, que
apresentam potencial como agente promotor de descontaminação de efluentes aquosos por meio
da adsorção. Assim, biocarvões gerados dos frutos de Tucumã (T) e Murumuru (M) foram
usados na remoção do coletor catiônico, eteramina, de soluções aquosas. Os adsorventes foram
caracterizados pelas técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia
na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Potencial Zeta (PZ). O
coletor foi caracterizado pela técnica de FTIR. Os ensaios em batelada foram conduzidos de
acordo com o planejamento experimental estatístico Delineamento Composto Central (DCC),
os efeitos dos parâmetros massa de adsorvente, concentração de adsorvato e pH das soluções
foram investigados pela análise do gráfico de Pareto e a condição ótima dos parâmetros foram
investigadas pela Metodologia de Superfície de Resposta (MSR) e pelo cálculo da resposta
analítica. Os dados ajustaram-se melhor ao modelo quadrático. Os resultados revelaram que a
adsorção se mostrou mais eficiente na concentração de eteramina de 600 mg L-1, massa de
adsorvente de 0,01g e pH 10 e 12 para os carvões T e M, respectivamente. A cinética de
adsorção conduzida sob as condições otimizadas mostrou que o sistema atinge o equilíbrio em
aproximadamente 10 e 4 horas para os carvões T e M, respectivamente. Os dados cinéticos
foram melhor ajustados ao modelo de Elovich e Pseudossegunda ordem para T e M,
respectivamente. A isoterma de adsorção conduzida sob as condições otimizadas no tempo de
equilíbrio dos sistemas mostrou que a capacidade máxima dos carvões em adsorver eteramina
foi de 860 e 1440 mg g-1 para T e M, respectivamente. Os dados de isoterma, para ambos os
carvões, foram melhor ajustados ao modelo de Sips. O cálculo da Eads sugeriu que o mecanismo
que rege a remoção nos sistemas estudados é a troca iônica. Os testes de reuso mostraram que
após quatro ciclos o material M aumenta sua capacidade de adsorção, enquanto, o material T
diminui. Quando comparados aos dados da literatura, os resultados mostraram que os
biocarvões de Tucumã e Murumuru apresentaram a maior capacidade de remoção de eteramina
entre os materiais não tratados, sendo uma alternativa de menor custo e mais sustentável do que
os carvões ativados e adsorventes modificados uma vez que são produzidos a partir de rejeitos
agroindustriais. No entanto, para garantir eficientemente o reuso dos adsorventes, uma vez que
a etapa de dessorção não foi eficiente, outras técnicas devem ser estudadas para garantir que
uma maior quantidade de reagente possa voltar as operações de beneficiamento do minério de
ferro.
Abstract
The mining industry is one of the most important sectors in the Brazilian economy, and its
operation requires high water consumption in the mining and processing stages. The mineral
concentration process requires the use of chemical reagents, such as etheramine, which present
high pollution potential. The waste containing etheramine is toxic to aquatic organisms,
corrosive to the skin and may cause eye irritation. Biochars are carbonaceous materials,
generated in the thermochemical conversion of lignocellulosic biomasses, which present
potential as a promoting agent for the decontamination of aqueous effluents by adsorption.
Thus, biochars from Tucumã (T) and Murumuru (M) fruits were used in the removal of the
cationic collector, etheramine, from aqueous solutions. The adsorbents were characterized by
Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and
Zeta Potential (ZP) techniques. The collector was characterized by FTIR technique. The batch
tests were conducted according to the statistical experimental design Central Composite Design
(CCD). The effects of the parameters adsorbent mass, adsorbate concentration and solution pH
were investigated by Pareto chart analysis, and the optimal condition of the parameters was
investigated by Response Surface Methodology (RSM) and by calculation of the analytical
response. The data were better adjusted to the quadratic model. The results showed that
adsorption was more efficient at initial etheramine concentration of 600 mg L-1, adsorbent mass
of 0.01 g and pH of 10 and 12 for the T and M chars, respectively. The adsorption kinetics
conducted under the optimized conditions showed that the system reaches equilibrium in
approximately 10 and 4 hours for T and M chars, respectively. The kinetic data were better
adjusted to the Elovich model and the Pseudo second order for T and M, respectively. The
adsorption isotherm conducted under the optimized conditions at system equilibrium showed
that the maximum etheramine adsorption capacity of the chars was of 860 and 1440 mg g-1 for
T and M, respectively. The isotherm data, for both chars, were better adjusted to the Sips model.
The calculation of Eads suggested that the mechanism governing the removal in the studied
systems is ion exchange. The reuse tests showed that after four cycles the M material increases
its adsorption capacity, while the T material decreases it. When compared to literature data, the
results showed that the Tucumã and Murumuru biochars presented the greatest capacity for
etheramine removal among the untreated materials, being a lower cost and more sustainable
alternative than activated carbons and modified adsorbents, once they are produced from
agroindustrial waste. However, in order to efficiently guarantee the reuse of the adsorbents,
once the desorption step was not efficient, other techniques must be studied to ensure that a
larger amount of reagent may return to the ore processing operations.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
GÂNDARA, A. P. A. Remoção de eteramina utilizando biocarvões de torta de murumuru e tucumã. 2019. 94 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.