Título: ADSORÇÃO DE 2,4-D EM BIOCARVÕES DE BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR MODIFICADO COM SAIS DE MANGANÊS UM ESTUDO COMPARATIVO
Título alternativo: ADSORPTION OF 2,4-D ON SUGAR CANE BAGASSE BIOCHAR MODIFIED WITH MANGANESE SALTS A COMPARATIVE STUDY
Autoria de: Julia Borges Camargos
Orientação de: Guilherme Max Dias Ferreira
Coorientação de: Thamiris Ferreira de Souza
Presidente da banca: Guilherme Max Dias Ferreira
Primeiro membro da banca: Aline Aparecida Caetano
Segundo membro da banca: Gilson Campani Junior
Terceiro membro da banca: Thamiris Ferreira de Souza
Palavras-chaves: ácido 2, 4-diclorofenoxiacético, agroquímicos, resíduos agroindustriais, adsorção
Data da defesa: 19/07/2024
Semestre letivo da defesa: 2024-1
Data da versão final: 29/07/2024
Data da publicação: 29/07/2024
Referência: Camargos, J. B. ADSORÇÃO DE 2,4-D EM BIOCARVÕES DE BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR MODIFICADO COM SAIS DE MANGANÊS UM ESTUDO COMPARATIVO . 2024. 68 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2024.
Resumo: O uso de agroquímicos desempenha um papel importante no controle de pragas em várias culturas do agronegócio. Contudo, essas substâncias podem contaminar os corpos hídricos devido à sua retenção no solo, podendo ser lixiviadas para águas superficiais ou lençóis freáticos. No Brasil, o ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) é um dos agroquímicos mais empregados, sendo facilmente absorvido por organismos vivos, representando riscos à saúde humana. Diante dessa problemática, a busca por alternativas de tratamento de meios aquosos, visando a reduzir as concentrações de 2,4-D para níveis aceitáveis pelos órgãos reguladores, tem se tornado cada vez maior. Uma alternativa promissora para solucionar esse problema é a adsorção utilizando biocarvões. Assim, este estudo teve como objetivo produzir e caracterizar biocarvões obtidos por pirólise a 400?C da biomassa da cana-de-açúcar para adsorção de 2,4-D em meio aquoso. Os biocarvões foram produzidos a partir da biomassa tratada com MnCl?? ou KMnO??, originando os biocarvões denominados BC Mn(II) e BC Mn(VII), respectivamente. A caracterização dos materiais foi realizada por meio de análises de FTIR, determinação do pH no ponto de carga zero (PCZ) e condutometria. Os estudos de adsorção incluíram análises do efeito da força iônica, influência do pH, isotermas e cinética de adsorção. Os espectros de FTIR revelaram a presença de grupos funcionais similares em ambos os biocarvões, com diferenças na intensidade ou no perfil dessas vibrações decorrentes da modificação com o óxido metálico no BC Mn(VII). Pelo pHPCZ encontraram-se os valores de pH nos quais a superfície dos biocarvões é positiva e negativa, sendo 6,98 e 7,76 para o BC Mn(II) e BC Mn(VII), respectivamente. A análise por condutometria mostrou que o BC Mn(VII) apresentou maior número de funções ácidas e básicas dentre os materiais. O BC Mn(II) apresentou maior porcentagem de remoção do 2,4-D, atingindo 99 de remoção em solução de pH 2,00 com dosagem de 2,4-D igual a 2,00 g L-1, concentração inicial de 20,0 mg L-1 e 24h de contato. Verificou-se pelo efeito da força iônica que a adsorção em BC Mn(II) é mais afetada pela presença de íons devido a repulsão eletrostática, enquanto a adsorção no BC Mn(VII) não sofreu influência. A influência do pH mostrou que o mecanismo de adsorção para ambos os biocarvões foi favorecido em pH ácido. As isotermas de adsorção revelaram que o BC Mn(II) apresentou maior capacidade adsortiva, sendo melhor ajustado pelo modelo isotérmico de Sips, enquanto o modelo de Freundlich ajustou melhor aos dados do BC Mn(VII). A cinética de adsorção indicou tempos de equilíbrio de 24 e 12 horas para BC Mn(II) e BC Mn(VII), respectivamente. O modelo de Elovich descreveu melhor os dados cinéticos do BC Mn(II), enquanto o modelo de Pseudo-segunda Ordem (PSO) foi mais adequado para o BC Mn(VII). Em síntese, os biocarvões modificados com MnCl?? ou KMnO?? demonstraram potencial para aplicação em processos de remediação ambiental para a remoção de 2,4-D em meios aquosos contaminados, oferecendo uma alternativa promissora e eficaz para mitigar os impactos negativos dos agroquímicos na qualidade da água.
Abstract: The use of agrochemicals plays an important role in pest control in various agribusiness crops. However, these substances can contaminate water bodies due to their retention in soil, potentially leaching into surface waters or groundwater. In Brazil, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) is one of the most widely used agrochemicals, easily absorbed by living organisms, posing risks to human health. Faced with this issue, the search for alternatives to treat aqueous environments, aiming to reduce 2,4-D concentrations to levels acceptable by regulatory agencies, has been increasing. One promising alternative to solve this problem is adsorption using biochars. Thus, this study aimed to produce and characterize biochars obtained by pyrolysis at 400?C from sugarcane biomass for 2,4-D adsorption in aqueous media. Biochars were produced from biomass treated with MnCl?? or KMnO??, resulting in biochars named BC Mn(II) and BC Mn(VII), respectively. The materials were characterized using FTIR analysis, determination of the point of zero charge (pHPCZ), and conductometry. Adsorption studies included analyses of the effect of ionic strength, pH influence, adsorption isotherms, and kinetics. FTIR spectra revealed the presence of similar functional groups in both biochars, with differences in intensity or profile of these vibrations due to modification with the metallic oxide in BC Mn(VII). The pHPCZ values indicated pH levels at which the surfaces of the biochars are positively and negatively charged, being 6.98 and 7.76 for BC Mn(II) and BC Mn(VII), respectively. Conductometry analysis showed that BC Mn(VII) exhibited a higher number of acidic and basic functions among the materials. BC Mn(II) showed a higher percentage of 2,4-D removal, achieving 99 removal in a pH 2.00 solution with 2,4-D dosage of 2.00 g L??¹, initial concentration of 20.0 mg L??¹, and 24 hours of contact time. The ionic strength effect showed that adsorption on BC Mn(II) was more affected by the presence of ions due to electrostatic repulsion, while adsorption on BC Mn(VII) was not influenced. pH influence demonstrated that the adsorption mechanism for both biochars was favored at acidic pH. Adsorption isotherms revealed that BC Mn(II) had higher adsorptive capacity, better fitting the Sips isotherm model, while the Freundlich model better fit the BC Mn(VII) data. Adsorption kinetics indicated equilibrium times of 24 and 12 hours for BC Mn(II) and BC Mn(VII), respectively. The Elovich model described the kinetic data of BC Mn(II) better, while the Pseudo-second Order (PSO) model was more suitable for BC Mn(VII). In summary, biochars modified with MnCl?? or KMnO?? demonstrated potential for application in environmental remediation processes for removing 2,4-D from contaminated aqueous environments, offering a promising and effective alternative to mitigate the negative impacts of agrochemicals on water quality.
URI alternaviva: sem URI do Repositório Institucional da UFLA até o momento.
Curso: G033 - ENGENHARIA QUÍMICA (BACHARELADO)
Nome da editora: Universidade Federal de Lavras
Sigla da editora: UFLA
País da editora: Brasil
Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso
Nome da língua do conteúdo: Português
Código da língua do conteúdo: por
Licença de acesso: Acesso aberto
Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras
URI da licença: repositorio.ufla.br
Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br
Detentores dos direitos autorais: Julia Borges Camargos e Universidade Federal de Lavras
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