Browsing by Author "Almeida, Francine Tatiane Rezende de"

Now showing 1 - 6 of 6
  • No Thumbnail Available
    Item
    Adsorção de cátions metálicos e oxiânions em solução aquosa usando novos materiais bifuncionalizados a partir da celulose e da quitosana.
    (2014) Almeida, Francine Tatiane Rezende de; Gil, Laurent Frédéric
    A poluição dos recursos hídricos principalmente por ações antropogênicas vem exigindo, cada vez mais, alternativas eficazes e de baixo custo para a adequação de determinado efluente às normas de descarte vigentes. Este trabalho descreve a síntese de dois materiais bifuncionalizados inéditos, a partir da celulose e da quitosana, para adsorção de cátions metálicos e oxiânions em solução aquosa, visando à aplicação na descontaminação de recursos hídricos e efluentes industriais. A celulose foi mercerizada, succinilada e, por fim, modificada com cloreto de colina, após a formação do anidrido interno utilizando anidrido acético para a obtenção do material bifuncionalizado CM3. Já a quitosana teve seus grupamentos amina metilados e posteriormente foi modificada com dianidrido do EDTA, formando o material Q2. Os adsorventes foram caracterizados por análise elementar (CHN), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ressonância magnética nuclear de carbono 13 (RMN 13C) e ponto de carga zero (pHPCZ) . As capacidades de adsorção do material CM3 em relação ao cátion Cu(II) e ao oxiânion Cr(VI) e as capacidades de adsorção do material Q2 em relação aos cátions Co(II), Cu(II) e Ni(II) e ao oxiânion Cr(VI) foram avaliadas. A cinética e a isoterma de adsorção foram estudadas para cada sistema adsorvente-adsorvato. Os dados cinéticos obtidos experimentalmente foram modelados por regressão não linear empregando o modelo cinético de pseudo-ordem n e por regressão linear e não linear empregando os modelos de pseudoprimeira ordem e pseudossegunda ordem. Os dados experimentais referentes às isotermas foram modelados empregando as isotermas de Langmuir, de Freundlich e de Sips. Os resultados do modelamento mostraram que a regressão não linear foi mais adequada ao ajuste dos modelos supracitados aos dados experimentais e, também, para estimar os parâmetros de cada modelo. As capacidades de adsorção do material CM3 foram de 17,7mg/g para adsorção de Cu(II) e 61,7mg/g para adsorção de Cr(VI). As capacidades de adsorção do material Q2 foram 41,2mg/g para Co(II); 71,5mg/g para Cu(II); 42,5mg/g para Ni(II) e 98,3mg/g para Cr(VI).
  • No Thumbnail Available
    Item
    Application of a new bifunctionalized chitosan derivative with zwitterionic characteristics for the adsorption of Cu2+, Co2+, Ni2+, and oxyanions of Cr6+ from aqueous solutions : kinetic and equilibrium aspects.
    (2016) Almeida, Francine Tatiane Rezende de; Ferreira, Bruno Christiano Silva; Moreira, Ana Luísa da Silva Lage; Freitas, Rossimiriam Pereira de; Gil, Laurent Frédéric; Gurgel, Leandro Vinícius Alves
    This study describes the synthesis of a new chitosan derivative (C2) with zwitterionic characteristics and its use for the removal of cationic species Cu2+, Co2+, and Ni2+ and anionic species of Cr6+ in a single aqueous solution. The new adsorbent was synthesized by quaternization of the amine group of chitosan and esterification of hydroxyl groups with EDTA dianhydride. These combined reactions gave both cationic and anionic characteristics to C2 with the release of quaternary ammonium groups and carboxylic groups. The capacity of C2 to adsorb Cu2+, Co2+, Ni2+, and oxyanions of Cr6+ was evaluated in a batch process with different contact times, pH values, and initial concentrations. Adsorption isotherms were best fitted to the Langmuir and Sips models. The maximum adsorption capacities (Qmax) of C2 for adsorption of Cu2+, Co2+, Ni2+, and Cr6+ were 0.698, 1.125, 0.725, and 1.910 mmol/g, respectively. The DadsG_ values were in the range from _20 to _28 kJ/mol. These values suggest a mixed mechanism controlling adsorption. Desorption studies using an aqueous solution consisting of 0.1 mol/L HNO3 were carried out. The reusability of the recovered C2 adsorbent after desorption was also evaluated.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Oxidized renewable materials for the removal of cobalt(II) and copper(II) from aqueous solution using in batch and fixed-bed column adsorption.
    (2020) Rodrigues, Josilene Aparecida Vieira; Martins, Luide Rodrigo; Furtado, Laís Milagres; Xavier, Amália Luísa Pedrosa; Almeida, Francine Tatiane Rezende de; Moreira, Ana Luísa da Silva Lage; Melo, Tânia Márcia Sacramento; Gil, Laurent Frédéric; Gurgel, Leandro Vinícius Alves
    Batch and continuous adsorption of Co2+ and Cu2+ from aqueous solutions by oxidized sugarcane bagasse (SBox) and oxidized cellulose (Cox) were investigated. The oxidation reaction of sugarcane bagasse and cellulose was made with a mixture of H3PO4‒NaNO2 to obtain SBox and Cox, with the introduction of high number of carboxylic acid functions, 4.5 and 4.8 mmol/g, respectively. The adsorption kinetics of Co2+ and Cu2+ on SBox and Cox were modeled using two models (pseudo-first-order and pseudo-second-order) and the rate-limiting step controlling the adsorption was evaluated by Boyd and intraparticle diffusion models. The Sips and Langmuir models better fitted the isotherms with values of maximum adsorption capacity of 0.68 and 0.37 mmol/g for Co2+ and 1.20 and 0.57 mmol/g for Cu2+ adsorption on Cox and SBox, respectively. The reuse of both spent adsorbents was evaluated. Adsorption of Cu2+ and Co2+ on SBox in continuous was evaluated using a 22 factorial design with spatial time and initial metal concentration as independent variables and and effective use of the bed as responses. The breakthrough curves were very well described by the Bohart–Adams original model and the values for Co2+ and Cu2+ were 0.22 and 0.55 mmol/g. SBox confirmed to be a promising biomaterial for application on a large scale.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Synthesis and application of sugarcane bagasse cellulose mixed esters. Part I : removal of Co2+ and Ni2+ from single spiked aqueous solutions in batch mode using sugarcane bagasse cellulose succinate phthalate.
    (2019) Carvalho, Megg Madonyk Cota Elias; Ferreira, Gabriel Max Dias; Almeida, Francine Tatiane Rezende de; Rosa, Nathália Cristina Martins; Silva, Isabela Almeida; Filgueiras, Jefferson Gonçalves; Azevedo, Eduardo Ribeiro de; Silva, Luis Henrique Mendes da; Melo, Tânia Márcia Sacramento; Gil, Laurent Frédéric; Gurgel, Leandro Vinícius Alves
    Sugarcane bagasse cellulose mixed ester succinate phthalate (SBSPh) was synthesized by a novel one-pot reaction method. The effects of temperature, time and mole fraction of succinic anhydride (χSA) on the responses weight gain (wg), number of carboxylic acid groups (nT,COOH), and adsorption capacity (q) of Co2+ and Ni2+ were evaluated by a 23 experimental design. The chemical structure of the material was elucidated by Fourier transform infrared, 13C Multiple Cross-Polarization solid-state NMR spectroscopy and 1H NMR relaxometry. The best SBSPh synthesis condition (100 °C, 11 h, χSA of 0.2) yielded a wg of 59.1%, nT,COOH of 3.41 mmol g−1, and values of qCo2+ and qNi2+ of 0.348 and 0.346 mmol g−1, respectively. The Sips model fitted better the equilibrium data, and the maximum adsorption capacities (pH 5.75 and 25 °C) estimated by this model were 0.62 and 0.53 mmol g−1 for Co2+ and Ni2+, respectively. The ΔadsH° values estimated by isothermal titration calorimetry were 8.43 and 7.79 kJ mol−1 for Co2+ and Ni2+, respectively. Desorption and re-adsorption efficiencies were evaluated by a 22 experimental design, which showed that SBSPh adsorbent can be recovered and reused without significant loss of adsorption capacity.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Synthesis and application of sugarcane bagasse cellulose mixed esters. Part II : removal of Co2+ and Ni2+ from single spiked aqueous solutions in batch and continuous mode.
    (2019) Almeida, Francine Tatiane Rezende de; Carvalho, Megg Madonyk Cota Elias; Xavier, Amália Luísa Pedrosa; Ferreira, Gabriel Max Dias; Silva, Isabela Almeida; Filgueiras, Jefferson Gonçalves; Azevedo, Eduardo Ribeiro de; Silva, Luís Henrique Mendes da; Gil, Laurent Frédéric; Gurgel, Leandro Vinícius Alves
    Sugarcane bagasse cellulose succinate trimellitate (SBST) was prepared by a one-pot synthesis method. The synthesis of this novel mixed ester was investigated by a 23-factorial design. The parameters investigated were time, temperature, and succinic anhydride mole fraction (χSA). The responses evaluated were the adsorption capacity (qCo2+ and qNi2+), weight gain (wg), and number of carboxylic acid groups (nT,COOH). 13C Multiple Cross-Polarization solid-state NMR spectroscopy, 1H NMR relaxometry, and Fourier-transform infrared spectroscopy were used to elucidate the SBST structure. The best SBST reaction conditions were 100 °C, 660 min, and χSA of 0.2, which yielded SBST with a wg of 57.1%, nT,COOH of 4.48 mmol g−1, and qCo2+ and qNi2+ of 0.900 and 0.963 mmol g−1, respectively. The maximum adsorption capacities (Qmax) (pH 5.75, 25 °C) estimated by the Redlich-Peterson model for Co2+ and Ni2+ were 1.16 and 1.29 mmol g−1. The ΔadsH° values for Co2+ and Ni2+ adsorption obtained by isothermal titration calorimetry were 8.03 and 6.94 kJ mol−1. Regeneration and reuse of SBST were investigated and the best conditions applied for fixed-bed column adsorption in five consecutive cycles. SBST was fully desorbed and Qmax values for Co2+ (0.95 mmol g−1) and Ni2+ (1.02 mmol g−1) were estimated using the Bohart-Adams model.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Uso de éster misto de bagaço de cana na remoção de Co2+ e Ni2+ de soluções aquosas em batelada e em coluna de leito fixo.
    (2019) Almeida, Francine Tatiane Rezende de; Gil, Laurent Frédéric; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Gil, Laurent Frédéric; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Gil, Rossimiriam Pereira de Freitas; Xavier, Amália Luísa Pedrosa; Cardoso, Marcus Vinicius; Soares, Liliane Catone; Baeta, Bruno Eduardo Lobo
    Neste trabalho foi preparado um novo material derivado do bagaço da cana-de-açúcar. Esse material foi aplicado como adsorvente para a remoção de Co2+ e Ni2+ de soluções aquosas em sistemas mono e bicomponente em batelada e em coluna de leito fixo. O material (BST) foi preparado por meio da dupla esterificação do bagaço de cana com os anidridos succínico (AS) e trimelítico (AT) em uma reação de uma única etapa (one-pot). Realizou-se uma etapa de triagem para a síntese do BST, por meio de um planejamento experimental completo do tipo 23. As variáveis independentes investigadas foram tempo, temperatura e fração molar de AS (χAS). As respostas avaliadas foram capacidade de adsorção de Co2+ e Ni2+ (qCo2+ e qNi2+), ganho de massa (pgm) e quantidade total de funções ácido carboxílico introduzidas (nT,COOH). O material BST obtido a partir das melhores condições de síntese foi caracterizado por pgm, nT,COOH, análise elementar de C, H e N, espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier, análise termogravimétrica, ressonância magnética nuclear (RMN) de 13C no estado sólido, relaxometria por RMN, difração de raios-X (DRX), área superficial específica, distribuição de tamanho dos poros, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS) e pH do ponto de carga zero (pHPCZ). A melhor condição resultante do planejamento experimental (100ºC, 660 min e χAS de 0,2) produziu um material com pgm de 57,1%, nT,COOH de 4,48 mmol g-1 e qCo2+ e qNi2+ de 0,90 e 0,96 mmol g-1 , respectivamente. Os estudos de adsorção em batelada foram realizados em diferentes tempos de contato, valores de pH e concentrações iniciais das soluções contendo os íons metálicos. O modelo de Redlich-Peterson foi o que melhor se ajustou aos dados de equilíbrio para a adsorção monocomponente em batelada de ambos os íons e as capacidades máximas de adsorção (Qmax,est) estimadas por esse modelo foram 1,16 e 1,29 mmol g-1 para Co2+ e Ni2+ (pH 5,75, 25ºC), respectivamente. O modelo RAST (Real Adsorbed Solution Theory), implementado com o modelo de isoterma de Sips, foi o que melhor se ajustou aos dados de equilíbrio bicomponente em batelada para as proporções molares 1:1 e 2:1 (pH 5,75, 25ºC). Todos os modelos analisados (RAST-Sips e RAST-Langmuir) apresentaram falta de ajuste aos dados de equilíbrio bicomponente em batelada para a proporção molar 1:2. Realizou-se um estudo de dessorção monocomponente em batelada, obtendo-se valores de eficiências de dessorção e de readsorção próximos à 100%, possibilitando a recuperação dos íons metálicos e do adsorvente BST. Os valores de variação da entalpia padrão de adsorção (∆adsH) obtidos por titulação calorimétrica isotérmica (ITC) foram de 8,03 e 6,94 kJ mol- 1 para adsorção de Co2+ e Ni2+ , respectivamente. Foram realizados cinco ciclos sucessivos de adsorçãodessorção monocomponente em coluna de leito fixo, não ocorrendo redução significativa nos valores de Qmax,Co2+ e Qmax,Ni2+, resultando em elevadas eficiências de dessorção e readsorção em todos os ciclos. O modelo de Bohart-Adams foi o que melhor se ajustou aos dados da adsorção monocomponente em coluna de leito fixo para ambos os íons metálicos com Qmax,est igual à 0,95 e 1,02 mmol g-1 para adsorção de Co2+ e Ni2+, respectivamente. A adsorção bicomponente em coluna de leito fixo foi investigada por meio de um planejamento experimental de mistura. O Ni2+ apresentou maior afinidade pelos sítios de adsorção do BST. Os valores de Qmax,total foram próximos a 1,00 mmol g-1 em todos experimentos do planejamento de mistura. O modelamento das curvas de ruptura obtidas possibilitou afirmar que os mecanismos de convecção predominaram, com número de Péclet (Pe) >> 10 e, na maioria dos sistemas estudados, a resistência à difusão dentro das partículas foi maior que a transferência de massa no filme, com valores do número de Biot (Bi) maiores do que 30. Os experimentos para elucidação do mecanismo de adsorção dos íons Co2+ e Ni2+ no BST indicaram que a remoção desses íons ocorreu por meio da troca iônica. O estudo de adsorção em coluna de leito fixo a partir de uma solução sintética do processo hidrometalúrgico, mostrou que a capacidade de adsorção do Ni2+ (Qmax = 1,08 mmol g-1) (íon presente em maior concentração) manteve-se inalterada mesmo na presença dos outros íons, além de ter sido obtida uma eficiência de remoção dos íons Co2+, Cu2+, Mg2+ e Mn2+ acima de 56%.