Purificação de biodiesel por adsorventes: uma revisão

Na produção de biodiesel, a purificação é um passo importante no processo de fabricação, sendo que a purificação por via seca é uma alternativa ao processo tradicional da lavagem com água, sendo assim vários adsorventes são estudos para realizar a purificação por via seca. Este artigo apresentar os principais adsorventes que estão sendo utilizados/pesquisados para realizar a purificação do biodiesel em escala industrial e laboratorial. A técnica de lavagem a seco para purificar o biodiesel bruto é normalmente realizada através do uso de silicatos, íons de resinas, celulósicos, argila ativada, carbono ativado e fibra ativadas

Influência da temperatura de secagem de jambo vermelho (Syzygium malaccense) em camada de espuma

The Brazilian cerrado is one of the richest biomes in the world, with native and exotic fruit species, but little explored. Given this diversity, stands out the red jambo, an exotic fruit with remarkable sensory characteristics, but highly perishable, with reduced shelf life. Foam-mat drying (FMD) is a technique that aids in the preservation of fruits, resulting in a powder product with desirable characteristics such as high porosity and rehydration capacity. In this sense, this work aimed to analyze the influence of drying temperature, besides evaluating the kinetics and mathematical modeling of experimental data. In addition, the physicochemical properties of fresh jambo pulp were determined and after the foam layer drying process. Drying was performed in an air circulation oven at 50, 60, 70ºC, using a concentration of 4.5% (w/w) emulsifier. The Lewis, Midilli and Kucuk and Page mathematical models were adjusted to the experimental data, being the best fit obtained using the Midilli and Kucuk and Page models. The fruit powders presented acidic pH (throne of 3.5), the vitamin C content decreased as the temperature increased (108.16; 88.58 and 62,16 mg at 50, 60 and 70ºC , respectively) and ash content increased significantly in dry powder samples due to the addition of foaming agents.El cerrado brasileño es uno de los biomas más ricos del mundo, con especies de frutas nativas y exóticas, pero poco explorado. Dada esta diversidad, destaca el jambo rojo, una fruta exótica con características sensoriales notables, pero altamente perecedera, con una vida útil reducida. El secado de la capa de espuma es una técnica que ayuda a preservar las frutas, lo que da como resultado un producto en polvo con características deseables, tales como alta porosidad y capacidad de rehidratación. En este sentido, este trabajo tuvo como objetivo analizar la influencia de la temperatura de secado, además de evaluar la cinética y el modelado matemático de datos experimentales. Además, se determinaron las propiedades fisicoquímicas de la pulpa de jambo fresca y después del proceso de secado de la capa de espuma. El secado se realizó en un horno de circulación de aire a 50, 60, 70ºC, utilizando una concentración de emulsionante de 4,5% (p/p). Los modelos matemáticos Lewis, Midilli y Kucuk y Page se ajustaron a los datos experimentales, siendo el mejor ajuste obtenido utilizando los modelos Midilli y Kucuk y Page. Los polvos de fruta mostraron un pH ácido (trono 3.5), el contenido de vitamina C disminuyó a medida que aumentó la temperatura (108.16; 88.58 y 62.16 mg a 50, 60 y 70 ºC, respectivamente) y El contenido de cenizas aumentó significativamente en muestras de polvo seco debido a la adición de agentes espumantes.O cerrado brasileiro constitui um dos biomas mais ricos do mundo, com espécies frutíferas nativas e exóticas, no entanto pouco exploradas. Diante dessa diversidade, destaca-se o jambo vermelho, um fruto exótico com características sensoriais marcantes, porém altamente perecível, com vida de prateleira reduzida. A secagem em camada de espuma é uma técnica que auxilia na conservação dos frutos, originando um produto em pó com características desejáveis, como elevada porosidade e capacidade de reidratação. Nesse sentido, esse trabalho objetivou analisar a influência da temperatura  de secagem, além de avaliar a cinética e modelagem matemática dos dados experimentais. Ainda, foram determinadas as propriedades físico-químicas da polpa de jambo in natura e pós o processo de secagem em camada de espuma. A secagem foi realizada em estufa de circulação de ar nas temperaturas de 50, 60, 70ºC, empregando uma concentração de 4,5% (m/m) de emulsificante. Os modelos matemáticos Lewis, Midilli e Kucuk e Page foram ajustados aos dados experimentais, sendo o melhor ajuste obtido utilizando os modelos de Midilli e Kucuk e Page. Os pós da fruta apresentaram pH ácido (em torno de 3,5), o teor de vitamina C diminuiu conforme o aumento da temperatura (108,16; 88,58 e 62,16 mg, para as temperaturas de 50, 60 e 70 ºC, respectivamente) e o teor de cinzas aumentou significativamente nas amostras secas em pó devido a adição de agentes espumantes

Application of Beauveria bassiana spore waste as adsorbent to uptake acid red 97 dye from aqueous médium

The adsorption of acid red 97 dye (RED 97) by the waste of the filamentous fungus Beauveria bassiana was analyzed. The adsorbent was obtained as a waste of a fermentative process, and characterized by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FT–IR), X–ray powder diffractometry (XRD), and specific surface area (BET). After the characterization, adsorption tests were carried out to determine the ideal conditions of pH, adsorbent mass, and contact time for the process. Adsorption isotherms, thermodynamic studies, and the treatment of textile effluent were also investigated. The adsorbent characterization allowed the visualization of its amorphous structure, with irregular and heterogeneous particles. The pore diameter was 51.9 nm and the surface area was 0.247 m2 g−1. 1.2 g L−1 of the adsorbent and pH of 2.0 were the ideal conditions for RED 97 adsorption. The pseudo–second–order kinetic model was the most appropriate to represent the experimental data, being the equilibrium reached in about 110 min. The Langmuir model was the most suitable to represent the equilibrium data, with maximum adsorption capacity of 194.1 mg g−1 at 45 °C. The adsorption processes was thermodynamically spontaneous, favorable, and exothermic. In the treatment of a real textile effluent, 5 g L−1 of the spores was capable to decolorize 70% of the solution. Therefore, spore wastes of Beauveria bassiana were promising for RED 97 adsorption

Avaliação de processo alcalino para obtenção de quitosana fúngica

Chitosan is a biopolymer with numerous applications in food, medical, pharmaceutical and environmental fields, and it can be obtained from chitin deacetylation present in fungal biomass. This study evaluated the fungal biomass deacetylation process with variations in sodium hydroxide solution concentrations, biomass proportions, process time and equipment. The fungal biomass was produced by Aspergillus niger fungus DAOM in potato dextrose broth medium via submerged bioprocesses. Deacetylation of the biomass was conducted using 4% (1:40 m v-1) NaOH solution in autoclave and 45% (1:20 m v-1) in stirred reactor. The degree of deacetylation for both techniques was similar (>60%). However, the autoclave process presented higher yield (14.29%). In addition, the functional groups presented similarities between the biopolymer samples, evidencing groups of hydroxyls, primary and secondary amines. Therefore, the process using 4% NaOH in autoclave contributed to minimize the negative environmental impacts of chitosan production.A quitosana é um biopolímero com inúmeras aplicações nas áreas de alimentos, médica, farmacêutica e ambiental, e pode ser obtida a partir da desacetilação da quitina presente na biomassa fúngica. Este estudo avaliou o processo de desacetilação de biomassa fúngica com variações nas concentrações da solução de hidróxido de sódio, proporções de biomassa, tempo de processo e tipo de equipamento. A biomassa fúngica foi produzida pelo fungo Aspergillus niger DAOM em meio potato dextrose broth via bioprocessos submersos. A desacetilação da biomassa foi conduzida utilizando solução de NaOH em concentrações de 4% (1:40 m v-1) em autoclave e 45% (1:20 m v-1) em reator agitado. O grau de desacetilação para as duas técnicas foram similares (>60%). Entretanto, o processo em autoclave apresentou maior rendimento (14,29%). Além disso, os grupos funcionais apresentaram semelhanças entre as amostras do biopolímero, se evidenciando grupos de hidroxilas, aminas primárias e secundárias. Portanto, o processo com o uso de NaOH 4% em autoclave contribuiu na minimização dos aspectos ambientais negativos da produção da quitosana

Resíduo sólido da indústria coureira como adsorvente alternativo de corante

Os resíduos sólidos da indústria coureira são produzidos em diferentes etapas de limpeza, classificação e ajuste da espessura do couro, e são classificados como perigosos quando gerados nas etapas posteriores ao curtimento com cromo. Os resíduos que já passaram pela etapa de curtimento apresentam elevada estabilidade, não sendo facilmente degradados. Além disso, nas etapas do acabamento molhado do couro, em especial no tingimento, corantes são utilizados para conferir cor aos artigos. Devido à necessidade de utilização de água e corantes em excesso, são gerados, nessas etapas, efluentes coloridos. Esses efluentes possuem quantidades elevadas de substâncias solúveis e coloridas que, devido ao seu potencial recalcitrante, não são facilmente removidas em sistemas convencionais de tratamento de efluentes. Neste trabalho, é apresentada uma nova proposta para o uso dos resíduos sólidos da indústria coureira antes de seu destino final, possibilitando assim uma sobrevida a esses resíduos como adsorventes alternativos de substâncias presentes em efluentes industriais do processamento do couro, em especial, os corantes oriundos das operações de acabamento molhado, com perspectivas ao reuso dos efluentes. Os efluentes oriundos da etapa de acabamento molhado de couro em escala piloto foram caracterizados. Assim, soluções aquosas sintéticas no intervalo de concentrações de corantes de efluentes foram preparadas e foi avaliada a capacidade de adsorção de dois tipos de resíduos de couro (curtido ao cromo e vegetal) em diferentes valores de pH. As isotermas de adsorção e cinética dos corantes Amarelo Ácido 194, Vermelho Ácido 357 e Preto Ácido 210 foram obtidos para os resíduos de couro curtido ao cromo no pH ideal de adsorção (entre 2 e 3). Além disso, a remoção do corante presente em efluente de tingimento (obtido em escala piloto) foi otimizada utilizando técnicas sequenciais de planejamento de experimentos. As isotermas apresentaram diferentes comportamentos, sendo do tipo C1, H2 e H3/L3 para os corantes Amarelo 194, Vermelho 357 e Preto 210, respectivamente. Os estudos dos mecanismos de transferência de massa demonstraram que a adsorção do corante Amarelo 194 é controlada pela transferência de massa na camada limite, enquanto que para os corantes Vermelho 357 e Preto 210 também foi observada a difusão no interior da partícula. Para esses dois últimos corantes, as difusividades foram da ordem de 10-9 e 10-11 m2 min-1. Os dados termodinâmicos, associados a análises instrumentais, confirmaram a natureza de adsorção por interações entre os grupos SO3 - e NO2 - dos corantes com os grupos NH(n) + do couro. Para a remoção do corante Vermelho 357 de efluentes de tingimento, uma região de ótimo foi observada para capacidade de adsorção no equilíbrio, correspondente ao pH 3,0 e temperatura entre 16 e 18 °C, sendo obsevado aproximadamente 74 mg g-1 para a concentração de 6,0 g L-1 de adsorvente. Entretanto, na região de estudo não foi observado região de ótimo para a remoção, sendo que para isso seria necessário um deslocamento no planejamento para pH inferiores a 3 e temperaturas superiores a 35 °C, o que de certa forma é inviável. Observouse que a máxima remoção em pH 3 e 35 °C foi de 75 %. O processo de remoção do corante por adsorção foi capaz ainda de reduzir a toxicidade do efluente em cerca de 90 %.The solid wastes from the tannery industry are produced in different steps of cleaning, sorting and adjusting the thickness of the leather, and they are classified as hazardous waste when they are produced after chrome tanning. The tanned leather wastes present high stability and are not easily degraded. Moreover, in the wet leather finish, particularly during the dyeing process, dyes are used to color the items. Due to the need of using water and dye in excess, colored effluents are generated in these steps. These effluents have high amounts of soluble and colored substances that, due to their recalcitrant potential, are not easily treated in conventional eflluent treatment systems. In this research, a new proposal for the use of solid waste in the leather industry before its final destination is presented, which enables the reuse of these wastes as alternative adsorbents of substances in industrial effluents from the leather processing, particularly dyes derived from wet finishing operations, with the aim of reusing the wastewater. The effluents from the wet leather finish steps in a pilot scale were characterized. Thus, aqueous synthetic solutions in the concentration range of effluent dyes were prepared and the adsorption capacity of two types of leather waste (chrome tanned and vegetable leather) was evaluated at different pH values. Adsorption isotherms and kinetics of Acid Yellow 194, Acid Red 357 and Acid Black 210 dyes were obtained for chrome tanned leather waste in optimal adsorption pH (between 2 and 3). Furthermore, the removal of the dyes in deing wastewater (obtained in a pilot scale) was optimized by using sequential experimental design techniques. The isotherms presented different results: C1, H2 and H3/L3 types for the Yellow 194, Red 357 and Black 210 dyes, respectively. Studies on the mechanisms of mass transfer have shown that the adsorption of the Yellow 194 dye is controlled by mass transfer in the boundary layer, whereas in Red 357 and Black 210 dyes a diffusion was also observed inside the particle. For these last two dyes, diffusivities were 10-9 and 10-11 m2 min-1. The thermodynamic data, associated with instrumental analysis, confirmed the nature of adsorption by interactions between the NO2 - and SO3 - groups of the dyes with the NHn + groups of the leather. For removing the Red 357 dye in dyeing effluents, an optimum region was observed for the adsorption capacity in equilibrium, which corresponds to pH 3.0 to 3.2 and temperature between 16 and 18 °C, with about 74 mg g-1 for the concentration of 6.0 g L-1 adsorbent. However, in the study region an optimum region for the removal was not observed, and this would require a shift in planning for pH below 3 and temperatures above 35 °C, which is somewhat impractical. It was observed that the maximum removal at pH 3 and 35 °C was 75 %. The removing process the dye by adsorption was also able to reduce the toxicity of the effluent by about 90 %

Produção de quitosana a partir de resíduo de camarão e aplicação como adsorvente do corante alimentício FD&C vermelho n° 40

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, Escola de Química e Alimentos, 2009.Uma preocupação das indústrias de alimentos atualmente, diz respeito à geração de resíduos provenientes do processamento das matérias-primas. Estudos têm sido realizados no sentido de encontrar um destino adequado para os resíduos gerados pelas indústrias, de modo que as agressões ao meio ambiente sejam cada vez mais reduzidas. Neste contexto, a utilização de quitina, substância encontrada nos exoesqueletos de insetos, carapaças de crustáceos e parede celular de fungos, para a produção de quitosana vem sendo estudada há vários anos. O objetivo do presente trabalho consistiu no estudo do processo de obtenção da quitosana a partir de resíduos de camarão e sua aplicação como adsorvente do corante alimentício FD&C Vermelho n° 40, através da construção das isotermas de equilíbrio, cinética de adsorção, determinação dos parâmetros termodinâmicos, verificação da natureza e dos mecanismos do processo de adsorção. As análises de erro demonstraram que o modelo de isoterma de Langmuir foi mais apropriado para descrever os dados experimentais, sendo que a máxima adsorção na monocamada observada quando o pH de equilíbrio foi de 6,6, temperatura 35°C, tamanho de partícula de 0,10±0,02 mm, e grau de desacetilação 84±3% foi de 529 mg g-1. Valores negativos da entalpia (-112,7 kJ mol-1), entropia (-0,338 kJ mol-1 K-1) e Energia livre de Gibbs (-15,6 a 1,0 kJ mol-1) demonstraram que o processo de adsorção é exotérmico, espontâneo, favorável, e que a desordem do sistema diminui durante o processo de adsorção. O modelo cinético de Elovich e modelo de pseudo-segunda ordem foram os mais adequados para descrever as cinéticas de adsorção, sendo que a difusão no interior da partícula, na maioria dos casos, é o mecanismo que controla o processo de adsorção. Em condições ácidas (pH = 5,7) mais de 90% da capacidade de adsorção foi atingida em menos de 20 min. Nestas condições foi observado que a natureza do processo de adsorção é química, devido às interações entre os grupamentos aminas protonados da quitosana e o grupo sulfonado do corante. Estes resultados demonstraram que a quitosana é um promissor adsorvente de corantes alimentícios, em especial o corante alimentício FD&C Vermelho n° 40.A current foods industries concern says respect at wastes generation of the raw materials processing. Studies are being accomplished in the sense of finding an appropriate destiny for the industrial wastes, for the environments aggressions reduction. Therefore, the use of chitin, substance found in the exoskeletons of insects, shells of crustaceans, and fungal cell walls, for chitosan production has been studied at various years. The aim of the present work was the study of production process of chitosan from shrimp wastes and your application in the adsorption of food dye FD&C Red n° 40, through the techniques of equilibrium isotherm and adsorption kinetic, determination of the thermodynamic parameters, verification of the nature and mechanisms of the adsorption process. Error analysis demonstrated that the Langmuir isotherm model was most appropriate for describing the experimental data, and the maximum monolayer adsorption value has been found to be 529 mg g-1, at pH 6.6, temperature 35°C, particle size range 0.10±0.02 mm, and deacetylation degree 84±3%. Negative enthalpy (-112.7 kJ mol-1), entropy (-0.338 kJ mol-1 K-1) and Gibbs free energy (-15.6 to 1.0 kJ mol-1) values demonstrated that the adsorption process is exothermic, spontaneous, favorable, and that randomness of the system decreases during the adsorption process. The Elovich and pseudo-second order kinetics models were most appropriate to describe the adsorption kinetics, and the intraparticle diffusion, in most of the cases, was adsorption mechanism that control the process. In acid conditions (pH = 5.7) more than 90% of the adsorption capacity were reached in less than 20 min. In these conditions was observed that the chemical adsorption process nature, due the interactions between the chitosan protonated amino group and the dye sulphonic group. These results demonstrated that the chitosan is a promising adsorbent of food dyes, especially the food dye FD&C Red n° 40

Resíduo sólido da indústria coureira como adsorvente alternativo de corante

Os resíduos sólidos da indústria coureira são produzidos em diferentes etapas de limpeza, classificação e ajuste da espessura do couro, e são classificados como perigosos quando gerados nas etapas posteriores ao curtimento com cromo. Os resíduos que já passaram pela etapa de curtimento apresentam elevada estabilidade, não sendo facilmente degradados. Além disso, nas etapas do acabamento molhado do couro, em especial no tingimento, corantes são utilizados para conferir cor aos artigos. Devido à necessidade de utilização de água e corantes em excesso, são gerados, nessas etapas, efluentes coloridos. Esses efluentes possuem quantidades elevadas de substâncias solúveis e coloridas que, devido ao seu potencial recalcitrante, não são facilmente removidas em sistemas convencionais de tratamento de efluentes. Neste trabalho, é apresentada uma nova proposta para o uso dos resíduos sólidos da indústria coureira antes de seu destino final, possibilitando assim uma sobrevida a esses resíduos como adsorventes alternativos de substâncias presentes em efluentes industriais do processamento do couro, em especial, os corantes oriundos das operações de acabamento molhado, com perspectivas ao reuso dos efluentes. Os efluentes oriundos da etapa de acabamento molhado de couro em escala piloto foram caracterizados. Assim, soluções aquosas sintéticas no intervalo de concentrações de corantes de efluentes foram preparadas e foi avaliada a capacidade de adsorção de dois tipos de resíduos de couro (curtido ao cromo e vegetal) em diferentes valores de pH. As isotermas de adsorção e cinética dos corantes Amarelo Ácido 194, Vermelho Ácido 357 e Preto Ácido 210 foram obtidos para os resíduos de couro curtido ao cromo no pH ideal de adsorção (entre 2 e 3). Além disso, a remoção do corante presente em efluente de tingimento (obtido em escala piloto) foi otimizada utilizando técnicas sequenciais de planejamento de experimentos. As isotermas apresentaram diferentes comportamentos, sendo do tipo C1, H2 e H3/L3 para os corantes Amarelo 194, Vermelho 357 e Preto 210, respectivamente. Os estudos dos mecanismos de transferência de massa demonstraram que a adsorção do corante Amarelo 194 é controlada pela transferência de massa na camada limite, enquanto que para os corantes Vermelho 357 e Preto 210 também foi observada a difusão no interior da partícula. Para esses dois últimos corantes, as difusividades foram da ordem de 10-9 e 10-11 m2 min-1. Os dados termodinâmicos, associados a análises instrumentais, confirmaram a natureza de adsorção por interações entre os grupos SO3 - e NO2 - dos corantes com os grupos NH(n) + do couro. Para a remoção do corante Vermelho 357 de efluentes de tingimento, uma região de ótimo foi observada para capacidade de adsorção no equilíbrio, correspondente ao pH 3,0 e temperatura entre 16 e 18 °C, sendo obsevado aproximadamente 74 mg g-1 para a concentração de 6,0 g L-1 de adsorvente. Entretanto, na região de estudo não foi observado região de ótimo para a remoção, sendo que para isso seria necessário um deslocamento no planejamento para pH inferiores a 3 e temperaturas superiores a 35 °C, o que de certa forma é inviável. Observouse que a máxima remoção em pH 3 e 35 °C foi de 75 %. O processo de remoção do corante por adsorção foi capaz ainda de reduzir a toxicidade do efluente em cerca de 90 %.The solid wastes from the tannery industry are produced in different steps of cleaning, sorting and adjusting the thickness of the leather, and they are classified as hazardous waste when they are produced after chrome tanning. The tanned leather wastes present high stability and are not easily degraded. Moreover, in the wet leather finish, particularly during the dyeing process, dyes are used to color the items. Due to the need of using water and dye in excess, colored effluents are generated in these steps. These effluents have high amounts of soluble and colored substances that, due to their recalcitrant potential, are not easily treated in conventional eflluent treatment systems. In this research, a new proposal for the use of solid waste in the leather industry before its final destination is presented, which enables the reuse of these wastes as alternative adsorbents of substances in industrial effluents from the leather processing, particularly dyes derived from wet finishing operations, with the aim of reusing the wastewater. The effluents from the wet leather finish steps in a pilot scale were characterized. Thus, aqueous synthetic solutions in the concentration range of effluent dyes were prepared and the adsorption capacity of two types of leather waste (chrome tanned and vegetable leather) was evaluated at different pH values. Adsorption isotherms and kinetics of Acid Yellow 194, Acid Red 357 and Acid Black 210 dyes were obtained for chrome tanned leather waste in optimal adsorption pH (between 2 and 3). Furthermore, the removal of the dyes in deing wastewater (obtained in a pilot scale) was optimized by using sequential experimental design techniques. The isotherms presented different results: C1, H2 and H3/L3 types for the Yellow 194, Red 357 and Black 210 dyes, respectively. Studies on the mechanisms of mass transfer have shown that the adsorption of the Yellow 194 dye is controlled by mass transfer in the boundary layer, whereas in Red 357 and Black 210 dyes a diffusion was also observed inside the particle. For these last two dyes, diffusivities were 10-9 and 10-11 m2 min-1. The thermodynamic data, associated with instrumental analysis, confirmed the nature of adsorption by interactions between the NO2 - and SO3 - groups of the dyes with the NHn + groups of the leather. For removing the Red 357 dye in dyeing effluents, an optimum region was observed for the adsorption capacity in equilibrium, which corresponds to pH 3.0 to 3.2 and temperature between 16 and 18 °C, with about 74 mg g-1 for the concentration of 6.0 g L-1 adsorbent. However, in the study region an optimum region for the removal was not observed, and this would require a shift in planning for pH below 3 and temperatures above 35 °C, which is somewhat impractical. It was observed that the maximum removal at pH 3 and 35 °C was 75 %. The removing process the dye by adsorption was also able to reduce the toxicity of the effluent by about 90 %