Reaproveitamento de resíduo cervejeiro para utilização na síntese de materiais zeolíticos e aplicação no tratamento de efluentes têxteis
| dc.contributor.advisor1 | Guimarães, Damaris | |
| dc.contributor.advisor1ID | https://orcid.org/0000000249323252 | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6576377621734943 | |
| dc.contributor.author | Santos, Mateus Gonçalves dos | |
| dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0002-3106-3595 | |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/0826083580469849 | |
| dc.contributor.referee1 | Quintela, Paulo Henrique Leite | |
| dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4174741039165156 | |
| dc.contributor.referee2 | Profeti, Luciene Paula Roberto | |
| dc.contributor.referee2ID | https://orcid.org/0000-0001-6280-2410 | |
| dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/6517975282316378 | |
| dc.date.accessioned | 2024-05-30T01:41:33Z | |
| dc.date.available | 2024-05-30T01:41:33Z | |
| dc.date.issued | 2023-02-16 | |
| dc.description.abstract | This work aimed to reuse diatomite from the brewing process, investigating its use in the synthesis of zeolite materials that were used as an adsorbent in the removal of methylene blue in batch and fluidized bed systems. Initially, the material was characterized by thermogravimetry, whose analysis identified thermal degradation in three stages. Then, the diatomaceous earth (DE) was thermally treated for 6 hours at 600°C. From X-ray diffraction (XRD), a phase corresponding to silica in cristobalite form was identified, while morphological analysis (SEM-EDS) confirmed the presence of carapaces. The physical adsorption of nitrogen revealed the diatomite surface area as 3.04 m²/g, the pore volume and size as 0.01 cm³/g and 16.17 nm, respectively. The pHzcp found was 4.8. Then, diatomite as a source of silica in the synthesis of zeolitic mixtures in sodium (ZMNa) and acid (ZMH) forms. The crystalline phases identified in the adsorbents by XRD were muscovite, merlinoite, quartz and illite, the SEM-EDS confirmed the formation of a structure with pseudohexagonal morphology and the presence of the main elements of the zeolite structure, silicon, aluminum and oxygen. The crystallization time favored the increase in peak intensity and elevation of textural parameters. For ZMNa crystallized for 24 and 48 h, the external surface area was 26.34 and 44.85 m²/g, micropore area 1.84 and 8.92 m²/g and pHzcp 6.2, whereas ZMH obtained surface area outdoors of 39.20 and 53.29 m²/g in 24 and 48 hours, respectively. The pHzcp was 5.2. The kinetic study showed balance in the first 5 minutes, with removal of 85.46; 60.92 and 36.32% of methylene blue (MB) at 110 mg/L using ZMNa, ZMH and DE, respectively. From the R2 and , the pseudo-first order kinetic model (PFO) and the Freundlich isotherm presented better fits to the experimental data using the three adsorbents. The thermodynamics of the process was defined as spontaneous and exothermic for the three adsorbents (∆H of -33.97; -6.03 and -19.86 KJ/mol for ZMNa, ZMH and DE, respectively). The data from the fluidized bed adsorption column were fitted to the nonlinear form of the Thomas model, but the values of the adsorption capacity (QT) and the Thomas constant (KT) differed from the experimental values since the linear form of the model presented values of QT and KT closer to the experimental ones. Thus, the potential of the zeolite mixture synthesized with diatomite for removing MB dye from aqueous environments is evident, both in batch and fluidized bed column processes. | |
| dc.description.resumo | O presente trabalho visou reaproveitar a diatomita oriunda de processo cervejeiro, investigando sua utilização na síntese de materiais zeolíticos que foram empregados como adsorvente na remoção de azul de metileno em batelada e sistema de leito fluidizado. Inicialmente o material foi caracterizado por termogravimetria, cuja análise identificou degradação térmica em três estágios. Em seguida, a terra diatomácea (TD) foi tratada termicamente por 6 horas a 600°C. A partir da difração de raios X (DRX), uma fase correspondente à sílica na forma cristobalita foi identificada, enquanto que a análise morfológica (MEV-EDS) confirmou a presença de carapaças. A adsorção física de nitrogênio revelou a área superficial da diatomita como 3,04 m²/g, o volume e tamanho de poros, 0,01 cm³/g e 16,17 nm, respectivamente. O pHpcz encontrado foi 4,8. Em seguida, a diatomita como fonte de sílica na síntese de misturas zeolíticas nas formas sódica (MZNa) e ácida (MZH). As fases cristalinas identificadas nos adsorventes por DRX foram a muscovita, merlinoíta, quartzo e ilita, o MEV-EDS confirmou a formação de estrutura com morfologia pseudohexagonal e presença dos principais elementos da estrutura zeolítica, o silício, alumínio e oxigênio. O tempo de cristalização favoreceu o aumento da intensidade dos picos e elevação dos parâmetros texturais. Para a MZNa cristalizada por 24 e 48 h, a área superficial externa foi 26,34 e 44,85 m²/g, área de microporos 1,84 e 8,92 m²/g e pHpcz 6,2, já a MZH obteve área superficial externa de 39,20 e 53,29 m²/g em 24 e 48 h, respectivamente. O pHpcz foi de 5,2. O estudo cinético apontou equilíbrio nos 5 primeiros minutos, com remoção de 85,46; 60,92 e 36,32% do azul de metileno (AM) a 110 mg/L utilizando a MZNa, MZH e TD, respectivamente. A partir do R2 e , o modelo cinético pseudoprimeira ordem (PPO) e a isoterma de Freundlich apresentaram melhores ajustes aos dados experimentais utilizando os três adsorventes. A termodinâmica do processo foi definida como espontânea e exotérmica para os três adsorventes (∆H de -33,97; -6,03 e - 19,86 KJ/mol para a MZNa, MZH e TD, respectivamente). Os dados da coluna de adsorção em leito fluidizado se ajustaram ao modelo de Thomas na forma não linear, porém os valores da capacidade de adsorção (QT) e a constante de Thomas (KT) destoaram dos valores experimentais, já o modelo na forma linear apresentou valores de QT e KT mais próximos dos experimentais. Assim, fica evidente o potencial da mistura zeolítica sintetizada com a diatomita para remoção de corante AM presente em presente em meios aquosos tanto em batelada quanto em coluna de leito fluidizado. | |
| dc.description.sponsorship | Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.format | Text | |
| dc.identifier.uri | https://dspace5.ufes.br/handle/10/16804 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Espírito Santo | |
| dc.publisher.country | BR | |
| dc.publisher.course | Mestrado em Engenharia Química | |
| dc.publisher.department | Centro de Ciências Agrárias e Engenharias | |
| dc.publisher.initials | UFES | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química | |
| dc.rights | open access | |
| dc.subject | Diatomácea | |
| dc.subject | Zeólitas | |
| dc.subject | Adsorção | |
| dc.subject | Corantes Têxteis | |
| dc.subject | Azul de Metileno | |
| dc.subject.br-rjbn | subject.br-rjbn | |
| dc.subject.cnpq | Engenharia Química | |
| dc.title | Reaproveitamento de resíduo cervejeiro para utilização na síntese de materiais zeolíticos e aplicação no tratamento de efluentes têxteis | |
| dc.title.alternative | title.alternative | |
| dc.type | masterThesis |
