Cinética da adsorção de óleo diesel por bioadsorventes de fibras in natura de coco (cocus nucifera)
Publicado 2022-11-01
Palavras-chave
- Adsorção,
- Biossorventes,
- Cinética,
- Diesel,
- Fibra de coco
Como Citar
Copyright (c) 2022 Lailson de Sousa, Harvey Alexander Villa-Vélez, Paulo Henrique Coelho Leite
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Resumo
Bioadsorventes lignocelulósicos têm sido empregados em processos de adsorção, sendo ambientalmente corretos e economicamente viáveis. Neste trabalho, seguindo um planejamento experimental 23 com um ponto central, avaliou-se a eficiência das fibras de mesocarpo do coco (Cocus nucifera L.), como bioadsorventes de diésel. Buscou-se determinar a concentração de fibras, granulometria do adsorvente e tempo de contato que proporcionariam uma maior sorção. Os resultados dos testes cinéticos foram ajustados pelos modelos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem, difusão intraparticular e Elovich, visando à adequação do melhor modelo ao mecanismo de adsorção. Notou-se uma maior sorção para granulometria de 125-250 µm, 45 min e 200 mg de fibras, alcançando a sorção de 0,67 g de óleo por grama de fibra. Com essa eficiência, para níveis médios de contaminação, 1 kg de fibras pode ser utilizado para tratamento de até 10 m3 de efluentes. Os resultados cinéticos ajustaram-se melhor ao modelo de pseudo-segunda. A energia de ativação foi de 210,13 J/mol com constante de Arrhenius equivalente a 60,47, revelando que adsorção ocorreu por fisissorção, através da difusão superficial do adsorvato no adsorvente.
Downloads
Referências
- Karimi S, Yaraki MT, Karri RR. A comprehensive review of the adsorption mechanisms and factors influencing the adsorption process from the perspective of bioethanol dehydration. Renew. Sust. Energ. Rev. 2019;107:535–553. doi.org/10.1016/j.rser.2019.03.025
- Carmody O, Frost R, Xi Y, Kokot S. Adsorption of hydrocarbons on organoclays implications for oil spill remediation. J. Colloid Interface Sci. 2007;305(1):17–24. doi.org/10.1016/j.jcis.2006.09.032
- Li B, Liu X, Zhang X, Zou J, Chai W, Lou Y. Rapid adsorption for oil using superhydrophobic and superoleophilic polyurethane sponge. J. Chem. Technol. Biotechnol. 2015;90(11):1-14. doi.org/10.1002/jctb.4646
- Fabre E, Lopes CB, Vale C, Pereira E, Silva CM. Valuation of banana peels as an effective biosorbent for Mercury removal under low environmental concentrations. Sci. Total Environ. 2020;709(135883):1-34. doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135883
- Castro RSD, Caetano L, Ferreira G, Padilha M, Saeki MJ, Zara LF, et al. Banana Peel Applied to the Solid Phase Extraction of Copper and Lead from River Water: Preconcentration of Metal Ions with a Fruit Waste. Ind. Eng. Chem. Res. 2011;50:3446-3451. dx.doi.org/10.1021/ie101499e
- Reddy S, Osborne WJ. Heavy metal determination and aquatic toxicity evaluation of textile dyes and effluents using Artemia salina. Biocatal. Agric. Biotechnol. 2020;25(101574):1-8. doi.org/10.1016/j.bcab.2020.101574
- Araújo DA, Curbelo FDS, Braga RM, Garnica AIC. Remoção do óleo da água produzida utilizando o carvão ativado comercial. Holos. 2017;8:12-31. doi.org/10.15628/holos.2017.5891
- Hayawin NZ, Ibrahim ME, Faizah JN, Ropandia M, Astimar AA, et al. Palm oil mill final discharge treatment by a continuous adsorption system using oil palm kernel shell activated carbon produced from two in-one carbonization activation reactor system. J. Water Process. Eng. 2020;36(101262):1-6. doi.org/10.1016/j.jwpe.2020.101262
- Golub A, Piekutin J. Use of porous materials to remove oil contaminants from water. Sci. Total Environ. 2018;627:723–732. doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.01.238
- Perini BLB, Drews JL, Cunha SKK, Krohl DR, Sellin N. Adsorção de corantes de efluente têxtil por resíduos da Bananicultura. III Congresso Brasileiro De Gestão Ambiental; 19 – 22 de novembro de 2012; Goiânia, Brasil. Goiânia: Instituto Brasileiro de Estudos Ambientais; 2012. p. 1 – 6.
- Almagro AS, Rocha SMS. Aplicação de bioadsorvente de casca de coco verde para o tratamento de efluentes oleosos. Anais XI Congresso Brasileiro De Engenharia Química Em Iniciação Científica; 19 – 22 de julho de 2015; Campinas, Brasil. São Paulo; Blucher Chemical Engineering Proceedings; 2007. 1(3). p. 1 - 6.
- Oliveira AF, Leão AL, Caraschi JC, Oliveira LC, Gonçalves JE. Características físicoquímicas, energética e desempenho da fibra de coco na sorção de óleos diesel e biodiesel. Botucatu. 2011;26(3):1-13. dx.doi.org/10.17224/EnergAgric.2011v26n3p01-13
- Brainer MSCP. Produção de coco: o Nordeste é destaque nacional. Caderno setorial ETENE. 2018;3(61):1-25.
- Vieira PA, Vieira RB, França FP, Cardoso VL. Biodegradation of effluent contaminated with diesel fuel and gasoline. J. Hazard. Mater. 2007;140:52-59. doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.06.048
- Imron MF, Kurniawan SB, Ismail NI, Abdullah SRS. Future challenges in diesel biodegradation by bacteria isolates: A review. J. Clean. Prod. 2020;251(119716):1-18. doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119716
- Thilagavathi G, Karan CP, Das D. Oil sorption and retention capacities of thermally-bonded hybrid nonwovens prepared from cotton, kapok, milkweed and polypropylene fibers. J. Environ. Manage. 2018;219:340-349. doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.04.107
- Oliveira LMTM, Oliveira LFAM, Sonsin AF, Duarte JLS, Soletti JI, Fonseca EJS, et al. Ultrafast diesel oil spill removal by fibers from silk-cotton tree: Characterization and sorption potential evaluation. J. Clean. Prod. 2020;263(121448):1-13. doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121448
- Martins LS, Monticelli FM, Mulinari DR. Influence of the granulometry and fiber content of palm residues on the diesel S-10 oil sorption in polyurethane/palm fiber biocomposites. Results in Materials. 2020;8(100143):1-10. doi.org/10.1016/j.rinma.2020.100143
- Saeed M, Riaz A, Intisar A, Zafar MI, Fatima H, Howari H, Alhodaib A, Waseem A. Síntese, caracterização e aplicação de argilas organofílicas para dessulfuração adsortiva de óleo combustível. Sci Rep. 2022;12(7362):1–12. doi.org/10.34115/basrv5n2-042
- Sadare OO, Ayeni AO, Daramola MO. Evaluation of adsorption and kinetics of neem leaf powder (Azadirachta indica) as a biosorbent for desulfurization of dibenzothiophene (DBT) from synthetic diesel. J. Saudi Chem. Soc. 2022;26(101433):1–13. doi.org/10.1016/j.jscs.2022.101433
- Saxena M, Sharma N, Saxena R. Highly efficient and rapid removal of a toxic dye: Adsorption kinetics, isotherm, and mechanism studies on functionalized multiwalled carbon nanotubes. Surf. Interfaces. 2020;21(100639):1-10. doi.org/10.1016/j.surfin.2020.100639
- Nascimento RF, Lima ACA, Vidal CB, Melo DQ, Raulino GSC. Adsorção: aspectos teóricos e aplicações ambientais. Brasil: Imprensa universitária da Universidade Federal do Ceará; 2014.
- Fang D, Zhuang X, Huang L, Zhang Q, Shen Q, Jiang L, et al. Developing the new kinetics model based on the adsorption process: From fitting to comparison and prediction. Sci. Total Environ. 2020;725(138490):1-11. doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138490
- Selen V, Guler O, Ozer D, Evin E. Synthesized multi-walled carbon nanotubes as a potential adsorbent for the removal of methylene blue dye: kinetics, isotherms, and thermodynamics. Desalination Water Treat. 2016;57:8826-8838. doi.org/10.1080/19443994.2015.1025851
- FISPQ - Ficha de Informações de Segurança de Produto Químico. SHELL EVOLUX DIESEL B S10. Petrofacil Combustíveis Ltda. Disponível em: https://www.petroffacil.com.br/admin/arq/produto/4/FISPQ%20Shell%20Evolux%20Diesesl%20B10%20S10%20vers%C3%A3o6%20Fev2018.pdf. Modificado em 15/02/2018. Acessado em 20 de abril de 2021.
- Coutinho IB, Santana IA, Iguti AM. Efeito da granulometria da fibra de coco verde na adsorção de compostos provenientes do petróleo. Em: As engenharias e seu papel no desenvolvimento autossustentado. Holzamann H, Dallamuta J, Mazur V. Brasil: Atena, 2020.
- Abdelwahab O, Nasr SM, Thabet WM. Palm fibers and modified palm fibers adsorbents for different oils. Alex. Eng. J. 2017;56(4):749-755. doi.org/10.1016/j.aej.2016.11.020
- Shahawy AE, Heikal G. Organic pollutants removal from oily wastewater using clean technology economically, friendly biosorbent (Phragmites australis). Ecol. Eng. 2018;122:207–218. doi.org/10.1016/j.ecoleng.2018.08.004
- Oliveira LH. Tratamento de água produzida contaminada com óleo diesel utilizando adsorventes funcionalizados (Tese Doutorado em Engenharia Química e Alimentos). Florianopólis, Brasil: Universidade Federal de Santa Catarina; 2015.
- Silva AT, Felix T, Debacher NA. Efeito da temperatura na adsorção de azul de metileno em serragem. Em: Bolzani, VS, editores. 25ª Reunião anual da Sociedade Brasileira de Química; 2006 maio 19-22; Águas de Lindóia, Brasil. Anais da 25ª Reunião anual da Sociedade Brasileira de Química, 2006.
- Froder J. Gerenciamento dos efluentes oriundos das etapas de lavagem de uma oficina mecânica de motocicletas (Relatório de Estágio Técnico em química). Lajeado, Brasil: Universidade do Vale do Taquari; 2017.
- Renita AA, Sathish S, Kumar JA, Nagarajan L, Kumaran SJS, Sangeeth S. Surface treated Phoenix sylvestris for bioadsorption of oil from aqueous solution: Isotherms and kinetic studies. Environmental Research. 2022;209(112836):1–11. doi.org/10.1016/j.envres.2022.112836
- Cardoso CKM, Mattedi S, Lobato AK, Moreira IT. Remediation of petroleum contaminated saline water using value-added adsorbents derived from waste coconut fibres. Chemosphere. 2021;279(130562):1–11. doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.130562
- Aquino Oliveira SF. Avaliação energética da biomassa do bagaço de cana de açúcar em diferentes indústrias sucro energéticas (Dissertação de Mestrado). São José dos Campos, Brasil: Instituto Tecnológico de Aeronáutica; 2014.
- Araujo Puglia de Carvalho PC. Tratamento Combinado da água produzida de petróleo: Filtração, Adsorção e foto – fenton (Tese de Doutorado em Engenharia Química). Natal, Brasil: Universidade Federal do Rio Grande do Norte; 2016.
- Wang J, Guo X. Adsorption kinetic models: Physical meanings, applications, and solving methods. J. Hazard. Mater. 2020;390(122156):1-18. doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.122156
- Roumie JPR, Dantas G, Coelho PHSL, Villa-Velez, HA. Estudo de um sistema de adsorção de metais pesados por filtros de fibra de coco. In: XXXIX Congresso Brasileiro de Sistemas Particulados (ENEMP), Belém, 2019;2(1):116607.
- Corradini E, Rosa MF, Macedo BP, Paladin PD, Mattoso LHC. Composição química, propriedades mecânicas e térmicas da fibra de frutos de cultivares de coco verde. Rev. Bras. Frutic. 2009;31(3):837-846. doi.org/10.1590/S0100-29452009000300030
- Ruthven DM. Principles of Adsorption and Adsorption Process. United States of America: John Wiley & Sons; 1984.
- Tan IAW, Hameed BH, Ahmad AL. Equilibrium and kinetic studies on basic dye adsorption by oil palm fibre activated carbono. Chem. Eng. J. 2007;127:111–119. doi.org/10.1016/j.cej.2006.09.010
- Fontana KB, Chaves ES, Sanchez JDS, Watanabe ERLR, Pietrobelli JMTA, Lenzi GG. Biossorção de Pb(II) por casca de urucum (Bixa orellana) em soluções aquosas: estudo cinético, equilíbrio e termodinâmico. Quim nova. 2016;39(5):1078-1084. doi.org/10.5935/0100-4042.20160113