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https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/48396
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Registro completo de metadados
Campo DC | Valor | Idioma |
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dc.contributor.advisor | GHISLANDI, Marcos Gomes | - |
dc.contributor.advisor | MOTTA SOBRINHO, Maurício Alves da | - |
dc.contributor.author | ARAÚJO, Caroline Maria Bezerra de | - |
dc.date.accessioned | 2022-12-23T14:36:26Z | - |
dc.date.available | 2022-12-23T14:36:26Z | - |
dc.date.issued | 2022-08-25 | - |
dc.identifier.citation | ARAÚJO, Caroline Maria Bezerra de. Water and wastewater treatment by recyclable agar-graphene oxide biocomposite hydrogel in batch and fixed-bed adsorption column: bench experiments and modeling for the selective removal of organic. 2022. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2022. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/48396 | - |
dc.description.abstract | Due to recent advances in developing technologies for the production and processing of carbon nanomaterials, the viable application of these materials in continuous and industrial processes has become realistic. Because of their properties, graphene-based materials (GBM) have proved to be promising as adsorbents for organic contaminants in water. Thus, it is the aim of this work to develop composites using graphene oxide (GO) and the biopolymer agar, for applications in the continuous treatment of water and industrial wastewaters. Hydrogel biocomposite samples using different proportions of graphene oxide and agar biopolymer (agar-GO) were synthesized to treat water and industrial textile wastewater through fixed-bed adsorption. The hydrogels prepared using GO and agar were characterized, and measurements revealed evidence of GO interaction with the polymer that constitutes the matrix, resulting in a 3D material, with visually disordered morphology. After characterization, preliminary batch adsorption experiments were conducted to evaluate the preliminary kinetics and pH effect in the adsorption process for the anionic dyes Acid Orange 7 (AO7) and Reactive Black 5 (RB5); the cationic dyes Nile Blue A (NB), Methylene Blue (MB), Malachite Green (MG), Basic Fuchsin (BF), and Safranin-O (SO); and the anti-malaria drug Chloroquine diphosphate (CQ). Among the compounds evaluated, the hydrogel showed satisfactory results for the removal of cationic dyes and the drug. Therefore, adsorption equilibrium isotherms were obtained and fitted to Freundlich, Langmuir and Sips models, and kinetic data were adjusted to Driving Force models, and Fick’s Diffusion equation. Fixed-bed experiments were carried out for the hydrogel produced with 80% of agar and 20% of GO, varying the feed flowrates in the column, and the breakthrough curves were obtained in each case. Experimental adsorption capacities values for the fixed-bed test, on a dry basis, were 226.46 mg.g−1 (NB), 79.51 mg.g−1 (MB), 58.25 mg.g−1 (MG), 38.11 mg.g−1 (BF), 100.00 mg.g-1 (SO), and 63.00 mg.g-1 (CQ). The column packed with the agar-GO hydrogel was tested for the treatment of both synthetic and real textile wastewater. Color and total organic carbon (TOC) were evaluated as response parameters, and there was an indication of the adsorbent selectivity for the separation of the cationic dyes present in the synthetic textile wastewater. The effluent obtained after treatment using the hydrogel indicated a decrease in the phytotoxicity of the sample, compared to the initial dye solution, for the three plant species studied (Cucumis sativus, Lepidium sativum, and Eruca sativa). Overall, agar-GO proved to be an interesting viable alternative, since a small amount of material was used to continuously treat synthetic textile wastewater, being most of the composite biodegradable. Moreover, the material exhibited remarkable regenerative capacity - in each case, after regeneration, the breakthrough curves were superimposed - proving its effectiveness for applications in wastewater treatment. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | CAPES | pt_BR |
dc.language.iso | eng | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pernambuco | pt_BR |
dc.rights | openAccess | pt_BR |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Engenharia química | pt_BR |
dc.subject | Óxido de grafeno | pt_BR |
dc.subject | Biopolímero ágar | pt_BR |
dc.subject | Hidrogel biocompósito | pt_BR |
dc.subject | Adsorção em leito fixo | pt_BR |
dc.subject | Tratamento de água | pt_BR |
dc.subject | Efluentes têxteis | pt_BR |
dc.title | Water and wastewater treatment by recyclable agar-graphene oxide biocomposite hydrogel in batch and fixed-bed adsorption column : bench experiments and modeling for the selective removal of organic | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co | RODRIGUES, Alírio Egídio | - |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/2439266824707385 | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPE | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.degree.level | doutorado | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/3409757365313853 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/3644581240048018 | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pos Graduacao em Engenharia Quimica | pt_BR |
dc.description.abstractx | Devido aos avanços no desenvolvimento de tecnologias para a produção e processamento de nanomateriais de carbono, a aplicação viável desses materiais em processos contínuos e industriais tornou-se realista. Devido às suas propriedades, os materiais à base de grafeno (MBG) têm se mostrado promissores como adsorventes de contaminantes orgânicos em água. Assim, o objetivo deste trabalho é desenvolver compósitos utilizando óxido de grafeno (OG) e o biopolímero ágar para aplicações no tratamento contínuo de águas e efluentes industriais. Amostras do hidrogel biocompósito foram sintetizados utilizando diferentes proporções de óxido de grafeno e do biopolímero ágar (ágar-OG) para tratar água e efluentes têxteis industriais via adsorção em leito fixo. Os hidrogéis preparados com OG e ágar foram caracterizados, e as medições revelaram evidências de interação do OG com o polímero que constitui a matriz, resultando em um material 3D, com morfologia visualmente desordenada. Após a caracterização, experimentos preliminares de adsorção em batelada foram conduzidos para avaliar a cinética preliminar e o efeito do pH no processo de adsorção para os corantes aniônicos Laranja Ácido 7 (AO7) e Preto Reativo 5 (RB5); os corantes catiônicos Azul do Nilo A (NB), Azul de Metileno (MB), Verde Malaquita (MG), Fucsina Básica (BF) e Safranina-O (SO); e o medicamento antimalárico cloroquina difosfato (CQ). Dentre os compostos avaliados, o hidrogel apresentou resultados satisfatórios para a remoção de corantes catiônicos e do fármaco. Assim, isotermas de equilíbrio de adsorção foram obtidas e ajustadas aos modelos de Freundlich, Langmuir e Sips, e os dados cinéticos foram ajustados aos modelos de força motriz e equação de difusão de Fick. Experimentos em leito fixo foram realizados para o hidrogel produzido com 80% de ágar e 20% de OG, variando as vazões de alimentação na coluna, e as curvas de ruptura foram obtidas em cada caso. Os valores de capacidade de adsorção experimentais para os testes de leito fixo, em base seca, foram 226,46 mg.g−1 (NB), 79,51 mg.g−1 (MB), 58,25 mg.g−1 (MG), 38,11 mg. g−1 (BF), 100,00 mg.g-1 (SO) e 63,00 mg.g-1 (CQ). A coluna empacotada com o hidrogel de ágar-OG foi testada para o tratamento de efluentes têxteis sintéticos e reais. Cor e o Carbono Orgânico Total (COT) foram avaliados como parâmetros de resposta, e foram observados indícios da seletividade do adsorvente para a separação dos corantes catiônicos presentes no efluente têxtil sintético. A solução obtida após o tratamento utilizando o hidrogel indicou uma diminuição da fitotoxicidade da amostra, em relação à solução corante inicial, para as três espécies de planta estudadas (Cucumis sativus, Lepidium sativum e Eruca sativa). No geral, o ágar-OG mostrou-se uma alternativa interessante e viável, uma vez que uma pequena quantidade de material foi utilizada para tratar continuamente efluentes têxteis sintéticos, sendo maior parte do compósito biodegradável. Além disso, o material apresentou capacidade regenerativa notória - em cada caso, após a regeneração, as curvas de ruptura ficaram sobrepostas - comprovando sua eficácia para aplicações no tratamento de efluentes. | pt_BR |
Aparece nas coleções: | Teses de Doutorado - Engenharia Química |
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