dc.creator | Rodrigues, Daniel Lucas Costa | |
dc.date.accessioned | 2025-04-09T18:50:57Z | |
dc.date.available | 2025-04-09T18:50:57Z | |
dc.date.issued | 2024-12-18 | |
dc.identifier.citation | RODRIGUES, Daniel Lucas Costa. Preparação e caracterização de biocarvões ativados magnéticos derivados de biomassa de oliva para a remoção do antibiótico ciprofloxacino de soluções aquosas. 2024. 119f. Tese (Doutorado) - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. Centro de Desenvolvimento Tecnológico. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2024. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/15626 | |
dc.description.abstract | The search for sustainable solutions in wastewater treatment requires exploring
innovative precursors for the production of activated biochars. This study
synthesized magnetic activated biochars (BOMs) with specific surface areas of
743.6 and 595.2 m² g⁻¹ and coercivities ranging from 22.6 to 24.2 Oe, using a
rapid one-step method combining chemical activation with microwave-assisted
pyrolysis. Olive biomass (OB) was used as the carbon source, while ZnCl₂ and
NiCl₂ (in proportions of 1:1:1 for BOM-1 and 1:1:1.5 for BOM-1.5) were used as
the activating and magnetic agents. The resulting magnetic biochars (BOMs)
were characterized using scanning electron microscopy with energy-dispersive
spectroscopy (SEM-EDS), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray
diffraction (XRD), N₂ adsorption/desorption analysis, vibrating sample
magnetometry (VSM), pH at the point of zero charge (pHPZC), and isoelectric point
(IP) measurements. These analyses revealed distinct structural and textural
properties influenced by the proportions of magnetic agents. Furthermore, the
interactions between the BOMs and the antibiotic ciprofloxacin (CP) were
evaluated through batch adsorption experiments. The kinetic experimental data
were best fitted to the nonlinear Avrami fractional-order model. The MOBs
exhibited rapid adsorption kinetics, with t₀.₉₅ = 44.31 min for BOM-1 when the
initial concentration (C₀) was 80 mg L⁻¹. The equivalent value for BOM-1.5 (t₀.₉₅)
was 82.11 min when C₀ = 80 mg L⁻¹. The nonlinear Liu isotherm model indicated
slightly higher maximum adsorption capacities for BOM-1 (218.44 mg g⁻¹)
compared to BOM-1.5 (216.76 mg g⁻¹). Spectroscopic, adsorption, and
thermodynamic studies confirmed an endothermic and spontaneous adsorption
process governed by physisorption, including hydrogen bonding and π-π
interactions. This work paves the way for a greener future in wastewater
treatment by demonstrating the potential of olive biomass as a raw material for
producing magnetic activated biochar, which can be easily removed from the
solution using an external magnetic field. Finally, it is worth highlighting that this
study aligns with the United Nations Sustainable Development Goals (SDGs),
specifically SDG 6, "Clean Water and Sanitation," which aims to improve global
water quality; SDG 14, "Life Below Water"; and SDG 15, "Life on Land," by
addressing the harmful impacts of contaminants on aquatic and terrestrial
ecosystems, promoting biodiversity preservation, and encouraging the
sustainable use of natural resources. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGS | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
dc.subject | Biomassa de oliva | pt_BR |
dc.subject | Nanocompósitos | pt_BR |
dc.subject | Pirólise em uma única etapa | pt_BR |
dc.subject | Mecanismo de interação | pt_BR |
dc.subject | Contaminantes de preocupação emergente | pt_BR |
dc.subject | Olive biomass | pt_BR |
dc.subject | Nanocomposites | pt_BR |
dc.subject | Single-step pyrolysis | pt_BR |
dc.subject | Interaction mechanism | pt_BR |
dc.subject | Contaminants of emerging concern | pt_BR |
dc.title | Preparação e caracterização de biocarvões ativados magnéticos derivados de biomassa de oliva para a remoção do antibiótico ciprofloxacino de soluções aquosas | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/8507689474584588 | pt_BR |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0001-9463-3535 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/4817691053221537 | pt_BR |
dc.description.resumo | A por soluções busca sustentáveis no tratamento de efluentes exige a
exploração de precursores inovadores para a produção de biocarvões ativados.
Este estudo sintetizou biocarvões ativados magnéticos (BOMs) com áreas de
superfície específicas de 743,6 e 595,2 m² g⁻¹ e coercitividades entre 22,6 e 24,2
Oe, utilizando um método rápido de ativação química associada com pirólise
assistida por micro-ondas em uma única etapa. A biomassa de oliva (BO) foi
empregada como fonte de carbono, enquanto ZnCl₂ e NiCl₂ (nas proporções de
1:1:1 para BOM-1 e 1:1:1,5 para BOM-1.5) foram utilizados como agentes
ativador e magnético. Os BOMs resultantes foram caracterizados por técnicas
de microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia
dispersiva (MEV-EDS), espectroscopia de absorção na região do infravermelho
com transformada de Fourier (FTIR), difração de raios X (DRX),
adsorção/dessorção de N₂, magnetômetro de amostra vibrante (VSM), pH no
ponto de carga zero (pHPZC) e ponto isoelétrico (PI), revelando propriedades
estruturais e texturais distintas influenciadas pelas proporções dos agentes
magnéticos. Além disso, as interações dos BOMs com o antibiótico
ciprofloxacina (CP) foram avaliadas através do processo de adsorção em
batelada. Os dados experimentais cinéticos foram melhores ajustados ao
modelo não linear de ordem fracionária de Avrami. Os BOMs apresentaram
rápida cinética de adsorção com t0,95 = 44,31 min para BOM-1 quando a
concentração inicial (C0) foi de 80 mg L-1
. O valor equivalente para BOM-1.5 (t0,95)
foi de 82.11 min quando C0 = 80 mg L-1
. O modelo não linear de isoterma de Liu
indicou capacidades de adsorção máximas ligeiramente superiores para BOM-1
(218,44 mg g⁻¹) em comparação com BOM-1.5 (216,76 mg g⁻¹). Estudos
espectroscópicos, de adsorção e termodinâmicos confirmaram um processo de
adsorção endotérmico e espontâneo, governado por fisissorção, incluindo
ligações de hidrogênio e interações π-π. Este trabalho abre caminho para um
futuro mais verde no tratamento de efluentes, ao demonstrar o potencial da
biomassa de oliva como matéria-prima para a produção de biocarvão ativado
magnético, que pode ser facilmente removido da solução usando um campo
magnético externo. Por fim, destaca-se que o presente trabalho está alinhado
com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) das Nações Unidas,
especificamente o ODS 6, "Água Limpa e Saneamento", que visa melhorar a
qualidade global da água; o ODS 14, "Vida na Água"; e o ODS 15, "Vida
Terrestre", ao abordar os impactos prejudiciais de contaminantes nos
ecossistemas aquáticos e terrestres, promovendo a preservação da
biodiversidade e incentivando o uso sustentável dos recursos naturais. | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.rights.license | CC BY-NC-SA | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Machado, Fernando Machado | |
dc.subject.cnpq1 | ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA | pt_BR |