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dc.contributor.advisorPaulo Roberto Paraísopt_BR
dc.contributor.authorMarin, Pricilapt_BR
dc.date.accessioned2018-04-17T17:39:56Z-
dc.date.available2018-04-17T17:39:56Z-
dc.date.issued2017pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/3674-
dc.description.abstractIn order to contribute to treatment of water contaminated with excess fluoride ions, the aim of this study is to evaluate the fluoride removal by adsorption process in batch system and in fixed bed column. Two commercial materials (Activated Alumina, AAD, and DowexTM Marathon A resin, RMA) and another synthesized based on graphene were used. Firstly, reduced graphene oxide was synthesized, functionalized with ZrCl4 particles and supported on activated carbon of vegetable origin, resulting in the G-ZrCl4/CAV composite. The material was characterized using scanning (SEM) and transmission (TEM) electron microscopy, N2 physisorption by BET and BJH methods, X-ray diffraction (XRD), Fourier transformed infrared spectroscopy (FT-IR), energy dispersive X-ray spectrometry (EDX) and Raman spectroscopy. Fluoride removal in batch system was evaluated under different conditions of pH (2 - 12), agitation (70, 100, 130 and 160 rpm) and temperature (20, 30, 40 and 50 °C). In a fixed bed system, the breakthrough curves were obtained at different conditions of solution concentration and feed flow rate. The results of G-ZrCl4/CAV characterization prove that the material synthesized has favorable properties for use as an adsorbent of fluoride ions. The batch adsorption tests indicate that among the evaluated conditions, all materials presented the best results at pH 2, agitation of 130 rpm and 30 °C of temperature. The equilibrium of the system was reached in 5 hours for G-ZrCl4/CAV and 4 hours for AAD and RMA. The pseudo-first order kinetic model was the one that best described the kinetic data of G-ZrCl4/CAV, while for AAD and RMA, the kinetic data were better described by pseudo-second order model. The Langmuir isotherm was the one that best represented the equilibrium experimental data, presenting maximum adsorption capacities of 3.90 mg g-1, 1.57 mg g-1 and 26.83 mg g-1 for G-ZrCl4/CAV, AAD and RMA, respectively. The thermodynamic study indicated that the process occurs spontaneously for the three materials and suggests that the fluoride adsorption by G-ZrCl4/CAV, AAD and RMA is an exothermic process. In the fixed bed system, among the conditions evaluated, it was observed that the best results were obtained when working with the more concentrated fluoride solutions and the higher flow rates. The adsorption capacities achieved in fixed bed were considerably higher than those obtained in the batch process with values equal to 41.80 mg g-1, 21.63 mg g-1 e 53.38 mg g-1 for G-ZrCl4/CAV, AAD and RMA, respectively. These results indicate that RMA has the highest fluoride removal capacity both in batch and in fixed bed columns. Based on the results obtained for the two types of process, the materials presented excellent fluorine adsorption capacities when compared to other adsorbents available in the literature, thus demonstrating the feasibility of using these materials in the fluoride removal for treatment of water intended for human consumption.en
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Estadual de Maringápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.subjectControle de poluiçãopt_BR
dc.subjectRemoção de flúor da águapt_BR
dc.subjectAdsorçãopt_BR
dc.subjectÁguapt_BR
dc.subjectFlúorpt_BR
dc.subjectTratamento residuaispt_BR
dc.subjectSíntese de grafenopt_BR
dc.subjectResinapt_BR
dc.subjectBrasil.pt_BR
dc.subjectAdsorptionen
dc.subjectFluorideen
dc.subjectGrapheneen
dc.subjectCompositeen
dc.subjectActivated aluminaen
dc.subjectBrazil.en
dc.titleRemoção de flúor utilizando adsorventes comerciais e um novo material sintetizado à base de grafenopt_BR
dc.title.alternativeFluoride removal onto commercial adsorbents and a new adsorbent material synthesized based on grapheneen
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.contributor.referee1Rosângela Bergamasco - UEM-
dc.contributor.referee2Aparecido Nivaldo Módenes-
dc.contributor.referee3Leila Denise Fiorentin Ferrari-
dc.contributor.referee4Leticia Nishi-
dc.description.resumoVisando contribuir para o tratamento de águas contaminadas com excesso de íons fluoreto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a remoção de flúor pelo processo de adsorção em sistema batelada e em coluna de leito fixo. Foram utilizados dois materiais comerciais (Alumina Ativada Defluorizadora, AAD, e Resina DowexTM Marathon A, RMA) e um sintetizado à base de grafeno. Primeiramente, óxido de grafeno reduzido foi sintetizado, funcionalizado com partículas de ZrCl4 e suportado em carvão ativado de origem vegetal, resultando no compósito G-ZrCl4/CAV. O material foi caracterizado utilizando técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (MET), fisissorção de N2 pelos métodos BET e BJH, difração de raios-x (DRX), espectroscopias de absorção na região do infravermelho (FTIR), de energia dispersiva (EDX) e Raman. A remoção de flúor em sistema batelada foi avaliada sob diferentes condições de pH (2 a 12), velocidade de agitação (70, 100, 130 e 160 rpm) e temperatura (20, 30, 40 e 50 °C). Em sistema de leito fixo, as curvas de ruptura foram obtidas em diferentes condições de concentração da solução e vazão de alimentação da coluna. Os resultados da caracterização do G-ZrCl4/CAV mostram que o material sintetizado apresenta propriedades favoráveis para utilização como adsorvente de íons fluoreto. Os testes de adsorção em batelada indicam que, dentre as condições experimentais avaliadas, os três materiais apresentaram melhores resultados em pH 2, agitação de 130 rpm e temperatura de 30 °C. O equilíbrio do sistema foi atingido em 5 horas para o G-ZrCl4/CAV e 4 horas para a AAD e a RMA. O modelo cinético de pseudoprimeira ordem foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais do G-ZrCl4/CAV, enquanto para a AAD e a RMA, os dados foram melhores descritos pelo modelo de pseudossegunda ordem. A isoterma de Langmuir foi a que melhor representou os dados experimentais de equilíbrio, apresentando capacidades máximas de adsorção de 3,90 mg g-1, 1,57 mg g-1 e 26,83 mg g-1 para o G-ZrCl4/CAV, a AAD e a RMA, respectivamente. O estudo termodinâmico indicou que o processo acontece de forma espontânea para os três materiais e sugere que a adsorção de flúor pelo G-ZrCl4/CAV, pela AAD e pela RMA é um processo exotérmico. Em sistema de leito fixo, dentre as condições avaliadas, observou-se que os melhores resultados foram obtidos quando se trabalhou com as soluções de flúor mais concentradas e maiores vazões de alimentação. As capacidades de adsorção alcançadas foram consideravelmente superiores às obtidas no processo em batelada, apresentando valores de 41,80 mg g-1, 21,63 mg g-1 e 53,38 mg g-1 para o G-ZrCl4/CAV, a AAD e a RMA, respectivamente. Tais resultados indicam que a RMA possui a maior capacidade de remoção do flúor tanto em batelada quanto em colunas de leito fixo. Com base nos resultados obtidos para os dois tipos de processo, os materiais apresentaram excelentes capacidades de adsorção de flúor quando comparados a outros adsorventes disponíveis na literatura, demonstrando, assim, a viabilidade da utilização destes materiais na remoção de íons fluoreto para o tratamento de água para consumo humano.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Engenharia Química-
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Químicapt_BR
dc.publisher.initialsUEMpt_BR
dc.subject.cnpq1Engenhariaspt_BR
dc.publisher.localMaringá, PRpt_BR
dc.description.physical1 CD-ROM (xxi, 159 f.)pt_BR
dc.subject.cnpq2Engenharia Químicapt_BR
dc.publisher.centerCentro de Tecnologiapt_BR
Aparece nas coleções:3.4 Tese - Ciências de Tecnologia (CTC)

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