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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.18.2018.tde-19062018-165550
Document
Author
Full name
Henrique Gamon Sonobe
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2018
Supervisor
Committee
Cunha, Davi Gasparini Fernandes (President)
Alvarez Méndez, Manoel Orlando
Moruzzi, Rodrigo Braga
Title in Portuguese
Remoção de microcistina por filtros de carvão ativado granular: aplicação de modelos matemáticos para obtenção de parâmetros de dimensionamento
Keywords in Portuguese
Adsorção
Carvão ativado
Cianotoxinas
Colunas de leito fixo
Modelo de Bohart-Adams
Modelo de Thomas
Modelo de Yoon-Nelson
Abstract in Portuguese
Uma das principais preocupações em relação à crescente ocorrência de cianobactérias em sistemas aquáticos está relacionada à capacidade de algumas espécies em produzir e liberar toxinas, entre elas as microcistinas, que podem afetar a saúde humana. O processo convencional de tratamento de água é muitas vezes insuficiente para remover a toxina dissolvida na água. Entre as tecnologias que podem ser utilizadas para removê-la, estão os filtros de carvão ativado granular (CAG). Essa pesquisa se dedicou ao aprofundamento do conhecimento sobre o desempenho de colunas de CAG quando operadas para remover microcistina de águas de abastecimento. A água de estudo foi composta por água de poço artesiano contaminada por extrato de microcistina (MC), produzindo soluções com concentrações iniciais de MC-LR que variaram entre 14 µg/L e 92 µg/L. Em ensaios de adsorção em colunas de leito fixo, sob regime contínuo, foram avaliados três tipos de CAG, de origens diferentes, sendo um vegetal (CAG-Ccoco) e dois minerais (CAG-Hulha e CAG-Linhito). A partir das curvas de ruptura dos ensaios, foram avaliadas as remoções de microcistina e a capacidade de adsorção desse poluente pelos carvões ativados. Ao ajustar modelos matemáticos (Bohart-Adams, Thomas e Yoon-Nelson) às curvas de ruptura, foi possível obter informações sobre a capacidade de adsorção dos carvões. Os resultados mostraram que o CAG-Linhito possui melhor capacidade de adsorção (164 µg/g), seguido pelo CAG-Ccoco (79 µg/g) e, por último, GAG-Hulha (62 µg/g). A maior capacidade de adsorção de microcistina do CAG-Linhito foi atribuída ao maior volume de mesoporos (0,53 cm³/g) presente em sua estrutura (CAG-Ccoco = 0,05 cm³/g e CAG-Hulha = 0,06 cm³/g). A adsorção de microcistina por colunas de CAG se mostrou eficiente para remoção do poluente do meio líquido, em especial com a utilização do CAG-Linhito.
Title in English
Removal of microcystin by granular activated carbon filters: application of mathematical models to obtain dimensioning parameters
Keywords in English
Activated carbon
Adsorption
Bohart-Adams model
Cyanotoxin
Fixed bed columns
Thomas model
Yoon-Nelson model
Abstract in English
One of the main concerns about the increasing occurrence of cyanobacteria in aquatic systems is related to the ability of some species to produce and release toxins, including microcystins, which may affect human health. The conventional water treatment process is often insufficient to remove the toxin dissolved in the water. Among the technologies that can be used to remove microcystins are granular activated carbon (GAC) filters. This research focused on knowledge enhancement about the performance of GAC columns when operated to remove microcystin from supply water. The study water was composed of artesian well water contaminated by microcystin (MC) extract, producing solutions with initial concentrations of MC-LR that varied between 14 µg / L and 92 µg / L. In adsorption tests on fixed bed columns, under continuos regime, three types of GAC were evaluated, from different sources, being one vegetal (GAC-Ccoco) and two minerals (GAC-Hulha and GAC-Linhito). From the breakthrough curves, the microcystin removals and the adsorption capacity of this pollutant by activated carbons were evaluated. By adjusting mathematical models (Bohart-Adams, Thomas and Yoon-Nelson) to the breakthrough curves, it was possible to obtain information about the adsorption capacity of the GAC. The results showed that GAC-Linhito had better adsorption capacity (164 µg/g), followed by GAC-Ccoco (79 µg/g) and, finally, GAC-Hulha (62 µg/g). The highest adsorption capacity of GAC-Linhito was attributed to the higher volume of mesopores (0.53 cm³/g) present in its structure (GAC-Ccoco = 0.05 cm³/g GAC-Coal = 0.06 cm³/g). The adsorption of microcystin by GAC columns proved to be efficient for removal of the pollutant from the liquid medium, especially with the use of GAC-Linhito.
 
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Publishing Date
2018-07-17
 
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