Desenvolvimento de material compósito a partir de nanocelulose e biomassa de eucalipto como alternativa para tratamento de efluente proveniente do processo Kraft.

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dc.contributor.advisorSilva, Emanueli do Nascimento dapt_BR
dc.contributor.advisorPasquini, Danielpt_BR
dc.contributor.authorMartins, Dhenife Iara
dc.contributor.refereeSilva, Emanueli do Nascimento dapt_BR
dc.contributor.refereePasquini, Danielpt_BR
dc.contributor.refereeLino, Alessandro Guarinopt_BR
dc.contributor.refereeAquino, Sergio Francisco dept_BR
dc.date.accessioned2023-06-06T20:12:38Z
dc.date.available2023-06-06T20:12:38Z
dc.date.issued2023pt_BR
dc.descriptionPrograma de Pós-Graduação em Química. Departamento de Química, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto.pt_BR
dc.description.abstractO processo de produção de celulose mais difundido no Brasil e no mundo é o Kraft. Trata-se de um processo predominantemente químico. Neste, a madeira é digerida com o licor de cozimento, do qual os principais constituintes são NaOH e Na2S. Os efluentes gerados nesse tipo de processo contêm grande quantidade de lignina, substância que afeta o processo de produção, bem como o tratamento do efluente. O tratamento de efluente amplamente empregado no setor é constituído de uma etapa física e uma etapa biológica, as quais têm finalidade de remover os contaminantes e a matéria orgânica gerados no processo, para que o efluente possa ser despejado no corpo hídrico. No entanto, apesar de tais etapas garantirem que os parâmetros de qualidade estejam dentro dos limites estabelecidos pela legislação, a cor escura do efluente não é removida e a maior parte das indústrias não fecham seus circuitos hídricos reutilizando a água do sistema. Por isso, tendo em vista que os processos de separação por membranas e de adsorção têm ganhado destaque no cenário de tratamento de efluentes, este trabalho visou o desenvolvimento de um material compósito capaz de remover a cor do efluente, bem como melhorar outras das suas características. Para produção do material, foram utilizados biomassa de eucalipto, polpa celulósica e nanocelulose. Para avaliar as condições de preparo do material, empregou-se um planejamento experimental multivariado do tipo estrela, variando a quantidade de biomassa de eucalipto (nível zero: 0,18 g) e de polpa celulósica (nível zero: 0,225 g). O material obtido foi caracterizado por meio de análises de microscopia eletrônica de varredura, espessura, porosidade e área superficial. Para avaliação do material como adsorvente, um planejamento experimental multivariado do tipo composto central a dois níveis teve como objetivo definir a influência dos fatores pH (nível zero: 4,93), quantidade de adsorvente (nível zero: 1 g) e tempo (nível zero: 60 min) na resposta da capacidade de adsorção. Por fim, o desempenho do material foi testado como membrana e como material adsorvente, visando a remoção de cor e de demanda química de oxigênio. As membranas tiveram fluxo permeado interessante quando comparado aos de outros trabalhos na literatura, chegando a 2307 L/h.m2 para a membrana do ensaio 5 e 1963 L/h.m2 para a membrana do ponto central (MPC), sendo que as membranas MPC e dos ensaios 1, 2 e 3 se destacaram na remoção de cor de um efluente ECF (Elemental Chlorine Free), removendo 35, 32,3, 29,3 e 28,5%, respectivamente. Contudo, para um efluente TCF (Totally Chlorine Free), a MPC não apresentou similar porcentagem de remoção de cor. Para os estudos de adsorção, foram escolhidas as membranas do ponto central - preparadas com 1,5 g de nanocelulose seca, 0,18 g de biomassa de eucalipto e 0,225 g de polpa celulósica - que foram reduzidas em pedaços menores para serem empregadas como material adsorvente. Os resultados evidenciaram a majoritária influência do pH (3,93) na remoção de cor, gerando novas observações a respeito das características do efluente Kraft. Contudo, o material não apresentou um desempenho satisfatório como adsorvente, sendo o desempenho avaliado pelas isotermas de adsorção.pt_BR
dc.description.abstractenThe most widespread cellulose pulp production process in Brazil and in the world is Kraft. It is a predominantly chemical process. In the Kraft, the wood is digested with the cooking liquor, of which the main constituents are NaOH and Na2S. The effluents generated in this type of process contain a large amount of lignin, a substance that affects the production process, as well as the effluent treatment. The effluent treatment widely used in the cellulose sector consists of a combination of a physical and a biological stages, which are intended to remove contaminants and organic matter, so that the effluent can be discharged into the water body. However, although such steps ensure that the quality requirements are within the limits required by legislation, the dark color of the effluent is not removed, and most industries do not close their water circuits by reusing the water. Therefore, considering that membrane separation and adsorption processes have gained prominence in the effluent treatment scenario, this work aimed at the development of a composite material capable of removing the color of the effluent, as well as improving other of its characteristics. To produce the material, eucalyptus biomass, cellulosic pulp and nanocellulose were used. To evaluate the material preparation conditions, a star configuration multivariate experimental design was used, varying the amount of eucalyptus biomass (zero level: 0.18 g) and cellulosic pulp (zero level: 0.225 g). The obtained material was characterized by analysis of scanning electron microscopy, thickness, porosity and surface area. To evaluate the material as an adsorbent, a central composite multivariate experimental design at two levels was employed, with which it was aimed to define the influence of pH (zero level: 4.93), adsorbent mass (zero level: 1 g) and time (zero level: 60 min) on the adsorption capacity. Finally, the performance of the material was tested as a membrane and as an adsorbent material, aiming at removing color and chemical oxygen demand. The membranes had an interesting permeate flux for the study when compared to other works in the literature, reaching 2307 L/h.m2 for the membrane of assay no 5 and 1963 L/h.m2 for the membrane of central point assay (MPC). The MPC and membranes of assays no 1, 2 and 3 stood out in removing color from a ECF (Elemental Chlorine Free) effluent, removing 35, 32.3, 29.3 and 28.5%, respectively. However, for a TCF (Totally Chlorine Free) effluent, MPC did not show a similar percentage of color removal. For the adsorption studies, the membranes of central point assay were chosen - prepared with 1.5 g of dry nanocellulose, 0.18 g of eucalyptus biomass and 0.225 g of cellulosic pulp - which were reduced into smaller pieces to be used as material adsorbent. The results showed the major influence of the acidic medium (pH = 3,93) in the removal of color, generating new observations regarding the characteristics of the Kraft effluent. However, the material did not show a performance conducted as an adsorbent material, the performance being evaluated by the adsorption isotherms.pt_BR
dc.identifier.citationMARTINS, Dhenife Iara. Desenvolvimento de material compósito a partir de nanocelulose e biomassa de eucalipto como alternativa para tratamento de efluente proveniente do processo Kraft. 2023. 144 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttp://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/16752
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.rightsabertopt_BR
dc.rights.licenseAutorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 26/05/2023 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite a adaptação.pt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/us/*
dc.subjectTratamento de efluentespt_BR
dc.subjectCelulosept_BR
dc.subjectLigninapt_BR
dc.subjectMembranaspt_BR
dc.subjectAdsorçãopt_BR
dc.titleDesenvolvimento de material compósito a partir de nanocelulose e biomassa de eucalipto como alternativa para tratamento de efluente proveniente do processo Kraft.pt_BR
dc.typeDissertacaopt_BR
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