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Tipo: Dissertação
Título: Estudo do comportamento da birnessita (δ-MnO 2 ) na remoção de corantes em meio aquoso
Study of reaction of birnessite (δ-MnO 2 ) in the removal of dyes in aqueous medium
Autor(es): Cosendey, Thais de Abreu
Abstract: Existe a necessidade de a comunidade acadêmica explorar técnicas que possam assegurar a remoção de poluentes orgânicos persistentes e tóxicos de águas residuárias. Nesse contexto, esse estudo investigou o comportamento e a capacidade do óxido de manganês, tipo birnessita, de remover o corante azul de metileno, como composto modelo. Esse corante está entre os mais resistentes a biodegradação. Foi verificado também a possibilidade de remoção de uma mistura dos corantes, azul de metileno e orange G. A capacidade de remoção de corante orgânico azul de metileno da água pelo contato com a birnessita foi avaliada sob efeito de diferentes variáveis tais como pH (2,0; 4,0; 6,0 e 8,0), doses do óxido (0,025; 0,050; 0,100 e 0,150 g L -1 ) e temperatura (16; 22; 32 e 42 °C). A birnessita apresentou boa capacidade de descoloração do azul de metileno em solução aquosa nos diferentes valores de pH chegando a 99% para os valores de pH 2,0 e 4,0 com 120 minutos de contato. Já nos valores de pH 6,0 e 8,0 a remoção foi mais lenta e não foi possível descolorir completamente a solução mesmo após 1860 min de contato. A resolução de curva multivariada por quadrados mínimos alternados (MCR-ALS) foi aplicada como ferramenta aos dados espectroscópicos UV-Vis e permitiu estimar os perfis espectrais e de concentração dos componentes mais puros da matriz de dados. O corante thionin (λ máx = 601 nm) pôde ser estimado como um dos subprodutos de N-desmetilações do azul de metileno. Procedimentos dessortivos com etanol 99% e NaCl 0,1 mol L -1 feitos sob os sólidos de birnessitas após o tratamento com o corante, mostraram a presença de subproduto adsorvido nas partículas com absorção no comprimento de onda máximo de 601 nm, o qual foi atribuído ao thionin. Análises de carbono orgânico total (TOC) revelaram redução de 60% da matéria orgânica durante o tratamento de 70 mg L -1 do azul de metileno feito por 120 min a 22 °C, em pH 4,0 e com uma dose de 1,00 g L -1 da birnessita. E redução de 80% da matéria orgânica foi alcançada após 3600 minutos de contato. As constantes cinéticas, de pseudo primeira ordem, foram utilizadas para calcular os parâmetros termodinâmicos E * , ΔG * , ΔH * e ΔS * , sendo encontrados como 32,66 kJ mol -1 , entre 54,35 – 59,23 kJ mol -1 , 30,16 kJ mol -1 e -16,74 J mol -1 K -1 , respectivamente. A descoloração da mistura de corantes (azul de metileno 7 mg L -1 e orange G 7 mg L -1 ) foi conseguida em pH 4,0 e foi monitorada por 480 min de reação. Neste período foi possível observar que o decaimento das bandas principais de cada corante na mistura com comprimento de onda máximo em 664 e 485 nm (azul de metileno e Orange G, respectivamente) seguiram o modelo cinético de pseudo primeira ordem.
The academic community needs to explore techniques that can assure the removal of persistent and toxic organic pollutants from residuary waters. In this context, this study investigated the reaction and the capacity of manganese oxide like birnessite to remove the methylene blue dye, as the model compound, since it is among the dyes most resistant to biodegradation. Besides, the possibility of removing a mixture of the two dyes (methylene blue and orange G) was verified. The removal capacity of the organic methylene blue dye from the water by birnessite was studied under the effects of different variables such as pH (2,0; 4,0; 6,0; 8,0), doses of oxide (0,025; 0,050; 0,100 and 0,150 g L -1 ) and temperature (16; 22; 32 and 42 °C). The birnessite manganese oxides had shown good capacity of removing the color of methylene blue in aqueous solution in the different pH values, reaching 99% when in pH 2,0 and 4,0 after 120 minutes of contact. On the other hand, in pH 6,0 and 8,0, the removal was slower and it was not possible to completely discolor the solution even after 1860 min (31 h) of contact. The multivariate curve resolution with alternating least squares (MCR-ALS) was used as a tool for the spectroscopic UV-Vis data and allowed to estimate the spectral and concentration profiles of the purest components of the data matrix. The thionine dye (λmax = 601 nm) was found as one of the by-products of N-demethylation of methylene blue. Dessorptives procedures with ethanol 99% and NaCl 0,1 mol L -1 made under the solids of birnessites after the treatment with the dye have shown the presence of sub product adsorbed in the particles with adsorbtion in the maximum wave length of 601 nm, which was attributed to Thionin. Analysis of total organic carbon (TOC) revealed 60% reduction of organic matter during treatment of methylene blue 70 mg L -1 for 120 min, at 22 °C, at pH 4,0 and with a dose of 1,00 g L -1 of birnessite. An 80% reduction was met after 3600 minutes of contact. The kinetic constants of the pseudo first order were used to calculate the thermodynamic parameters E * , ΔG * , ΔH * e ΔS * , having been found 32,66 kJ mol -1 , between 54,35 – 59,23 kJ mol -1 , 30,16 kJ mol -1 e -16,74 J mol -1 K -1 , respectively. The discoloration of the dye mixture (methylene blue 7 mg L -1 and orange G 7 mg L -1 ) was reached under pH 4,0 and monitored for 480 min of reaction. In this period, it was possible to observe that the decay of the main bands in each dye of the mixture with maximum wavelength at 664 and 485 nm (methylene blue and orange G, respectively) followed the kinetical model of pseudo first order.
Palavras-chave: Óxido de manganês
Birnessita
Azul de Metileno
Degradação ambiental
CNPq: Química Analítica
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Titulação: Mestre em Agroquímica
Citação: COSENDEY, Thais de Abreu. Estudo do comportamento da birnessita (δ-MnO 2 ) na remoção de corantes em meio aquoso. 2018. 72 f. Dissertação (Mestrado em Agroquímica) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2018.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://locus.ufv.br//handle/123456789/27719
Data do documento: 9-Mar-2018
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