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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.
Application of a new carboxylate-functionalized sugarcane bagasse for adsorptive removal of crystal violet from aqueous solution : kinetic, equilibrium and thermodynamic studies.
(2015) Ferreira, Bruno Christiano Silva; Teodoro, Filipe Simões; Mageste, Aparecida Barbosa; Gil, Laurent Frédéric; Freitas, Rossimiriam Pereira de; Gurgel, Leandro Vinícius Alves
A new carboxylate-functionalized sugarcane bagasse (SMA) was prepared via a solvent-free procedure involving esterification of sugarcane bagasse with Meldrum’s acid. The optimized conditions provided SMA with a percent weight gain of 86.0% and 4.69±0.20 mmol/g of carboxylic acid groups. SMA was characterized by FTIR, TGA, elemental analysis and SEM. Kinetic experiments showed that the amount of crystal violet adsorbed increased with increasing temperature and equilibrium was reached at 12 h. Adsorption kinetics followed a pseudo-second-order model. The Arrhenius and Eyring models were used to obtain the activation energy and changes in free energy, enthalpy, and entropy of activation for the adsorption process. The calculated activation energy (14.14 kJ/mol) suggested physical adsorption of CV onto SMA. The equilibrium data were well fitted to the Langmuir and Sips isotherms. Maximum adsorption capacity was 692.1 mg/g at 45 ◦C. Thermodynamic parameters such as changes in free energy, enthalpy and entropy were also determined.
Obtenção de um novo derivado carboxilado de celulose microcristalina : uma síntese fácil e sem solvente.
(2017) Ferreira, Bruno Christiano Silva; Gil, Laurent Frédéric; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Freitas, Rossimiriam Pereira de
O presente trabalho descreve a preparação de um novo derivado carboxilado de celulose microcristalina, usando como agente de esterificação o ácido de Meldrum (2,2-dimetil-1,3-dioxano-4,6-diona), sem utilização de solvente. O método produziu um novo material com alto grau de funcionalização. Condições otimizadas de síntese produziram celulose microcristalina modificada com ácido de Meldrum (MCCM) com um ganho de massa de 79,9 % e 4.21 mmol/g de funções carboxílicas introduzidas após 4 horas de reação usando uma proporção de celulose microcristalina (MCC) para ácido de Meldrum (MA) de 1:6. MCCM foi caracterizada com sucesso usando FTIR, Difração de Raio-X (DRX), análise termogravimétrica (TG) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV).
Precipitação química de sulfato contido em efluentes líquidos gerados no setor mínero/metalúrgico.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2010) Ferreira, Bruno Christiano Silva; Leão, Versiane Albis
O objetivo deste trabalho foi desenvolver técnicas alternativas para a remoção de íons sulfato, encontrados em efluentes de diversas atividades do setor minero/metalúrgico. Alguns destes efluentes e até mesmo as Drenagem Ácida de Mina (DAM), causam grandes problemas ambientais devido ao potencial de contaminação dos solos e mananciais, pelos altos teores de íons sulfato e pH muito ácido. Os processos de remoção de sulfato destes efluentes são, em geral, processos caros e com baixa eficiência de remoção para esta espécie. Neste trabalho, estudo-se duas alternativas de tratamento para soluções ricas em sulfato. A primeira consistiu na investigação de remoção do íon em pH’s ácidos e a segunda, em pH básico, via a precipitação de jarosita e etringita, respectivamente. A geração da etringita foi considerado um processo eficaz forma para a remoção de sulfato de efluentes líquidos contendo sulfato. Comparada com a técnicas de remoção em pH básico, esta espécie combina alta quantidade de sulfato em sua estrutura e baixa solubilidade em água em pH’s próximos de 11,50 – com constante de solubilidade Kps, na ordem de 10-111,30, segundo Perkins and Palmer (1999). Deste modo, investigou a precipitação química de sulfato a partir de soluções sintéticas contendo 1500mg/L do íon e em drenagem ácida de mina (DAM), em temperatura ambiente (22±2ºC), observando remoções próximas de 85% em sistemas contínuos de precipitação (reatores do tipo Mixed Suspension Mixer Precipitation Removal”- MSMPR). Estes estudos mostram a redução dos teores finais de sulfato a valores inferiores a 250mg/l, ou seja, a baixo do que é recomendado pelos órgãos ambientais. Pela primeira vez, foram medidas a as taxas de nucleação e de crescimento dos cristais de etringita em soluções sintéticas contendo sulfato. Estas taxas de crescimento nucleação ficaram na ordem de 10-10m/s, já as taxas de nucleação atingiram uma faixa de 10+9 até 10+12 partículas/s.m3 para todos os estudos). Durante a determinação das taxas de crescimento de etringita, estudou-se a influência do tempo de residência da solução no reator MSMPR, do grau de agitação e da concentração de espécies metálicas em solução, observando pouca influência destas variáveis. A caracterização química por difração de Raios-X e Espectroscopia de energia disperiva- (EDS) comprovou, para os experimentos onde se determinou as taxas de formação de cristais, a formação etringita como sendo a única fase precipitada.
Remoção de sulfato de efluentes industriais por precipitação.
(2011) Ferreira, Bruno Christiano Silva; Lima, Rosa Malena Fernandes; Leão, Versiane Albis
O objetivo deste trabalho foi estudar a remoção de íons sulfato, encontrados em efluentes de diversas atividades do setor mínero/metalúrgico. Os processos de remoção de sulfato desses efluentes são, em geral, caros e com baixa eficiência de remoção para essa espécie. Foram estudadas duas alternativas de tratamento para soluções ricas em sulfato. A primeira consistiu na investigação da remoção do íon em pH ácido, na forma de jarosita. Na segunda, foi estudada a remoção do sulfato como etringita, em pH alcalino. A etringita mostrou-se uma boa opção para o tratamento de efluentes líquidos contendo sulfato, pois apresentou baixa solubilidade em água em pH acima de 11,5. Em seguida, foi investigada a precipitação química de sulfato em soluções sintéticas contendo 1.500 mg/L do íon, em temperatura ambiente (22±1º C), observando-se remoções próximas de 85% em sistemas contínuos de precipitação. Esses estudos mostram a redução dos teores finais de sulfato a valores inferiores a 250 mg/L, ou seja, abaixo do que é recomendado pela legislação brasileira.