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https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/24753| Tipo de Documento: | Tese |
| Título : | Materiais adsorventes obtidos da biomassa de Ingá-cipó (Inga edulis): remoção de metais pesados e avaliação ecotoxicológica |
| Otros títulos : | Adsorbent materials obtained from Ingá-cipó biomass (Inga edulis): heavy metal removal and ecotoxicological assessment |
| Autor : | Lima, Lucas dos Santos |
| Fecha de publicación : | 27-ene-2026 |
| Director(a): | Sussuchi, Eliana Midori |
| Co-Director(a): | Freitas, Jefferson Arlen |
| Resumen: | A contaminação de águas por metais tóxicos, especialmente por cromo hexavalente Cr(VI) e chumbo bivalente Pb(II), representa um desafio ambiental relevante devido à sua persistência e impactos sobre organismos aquáticos. Neste trabalho, foram desenvolvidos e avaliados dois materiais adsorventes obtidos da biomassa da casca de Inga edulis, a biomassa in natura (BMIG) e a biomassa ativada com ácido sulfúrico (BMIGA). Os materiais foram caracterizados por técnicas físico-químicas que confirmaram modificações estruturais e a presença de grupos funcionais capazes de interagir com os metais estudados. Ensaios de adsorção em batelada permitiram identificar condições operacionais favoráveis e mostraram que a BMIGA apresentou capacidades máximas de adsorção de 356,6 e 222,1 mg g-1 para os íons Cr(VI) e Pb(II), respectivamente, em comparação com a BMIG que apresentou adsorção de 46,0 mg g-1 com íons Cr(VI) e não apresentou remoção dos íons Pb(II). A ativação química resultou em um aumento na área superficial e na introdução de grupos funcionais oxigenados, que favoreceram a adsorção de ambos os íons metálicos. Os modelos cinéticos indicaram que a adsorção de Cr(VI) por BMIG e BMIGA segue o modelo de Elovich, caracterizando um processo de quimissorção em superfície heterogênea. Para BMIGA e Pb(II), o melhor ajuste ocorreu pelo modelo de pseudo-segunda ordem, sugerindo interação com grupos funcionais oxigenados. Nos estudos isotérmicos, a adsorção de Cr(VI) ajustou-se aos modelos de Langmuir e Freundlich, enquanto Pb(II) apresentou melhor ajuste ao modelo de Freundlich. As análises termodinâmicas mostraram que a adsorção de Cr(VI) por BMIG não foi espontânea, enquanto BMIGA promoveu adsorção espontânea para ambos os metais. Em sistema contínuo, as colunas de leito fixo apresentaram desempenho estável, com tempos de ruptura de 200,0 min e 281,7 min para adsorção de Cr(VI) e 554,8 min para Pb(II) em concentrações baixas que foram compatíveis com aplicações práticas e boa concordância com os modelos de Thomas, Yoon-Nelson e Clark. A etapa ecotoxicológica, realizada com Daphnia similis, confirmou a elevada toxicidade das soluções contendo íons de Cr(VI) e Pb(II) antes do tratamento. Após a adsorção, não houve efeito agudo nos organismos, demonstrando que os materiais foram capazes de reduzir significativamente a toxicidade. Por fim, os adsorventes saturados foram aplicados em testes eletroquímicos para produção de hidrogênio verde e oxigênio, revelando potencial de reaproveitamento e agregação de valor após o uso ambiental. Os resultados obtidos demonstram que a casca de Inga edulis é uma biomassa promissora para a produção de adsorventes sustentáveis, eficientes e com potencial multifuncional, contribuindo para estratégias de diminuição da poluição e para tecnologias associadas à economia circular. |
| Resumen : | Water contamination by toxic metals, especially hexavalent chromium Cr(VI) and divalent lead Pb(II), represents a significant environmental challenge due to their persistence and harmful effects on aquatic organisms. In this study, two adsorbent materials derived from the biomass of Inga edulis bark were developed and evaluated: raw biomass (BMIG) and sulfuric acid–activated biomass (BMIGA). The materials were characterized using physicochemical techniques, which confirmed structural modifications and the presence of functional groups capable of interacting with the studied metals. Batch adsorption experiments enabled the identification of favorable operational conditions and showed that BMIGA exhibited maximum adsorption capacities of 356.6 and 222.1 mg g-1 for Cr(VI) and Pb(II) ions, respectively, compared to BMIG, which presented an adsorption capacity of 46.0 mg g-1 for Cr(VI) and showed no removal of Pb(II) ions. Chemical activation resulted in an increase in surface area and the introduction of oxygenated functional groups, which enhanced the adsorption of both metal ions. Kinetic models indicated that Cr(VI) adsorption by BMIG and BMIGA followed the Elovich model, characterizing a chemisorption process on a heterogeneous surface. For BMIGA and Pb(II), the best fit was obtained with the pseudo-second-order model, suggesting interaction with oxygenated functional groups. In isotherm studies, Cr(VI) adsorption fitted both the Langmuir and Freundlich models, whereas Pb(II) showed a better fit to the Freundlich model. Thermodynamic analyses demonstrated that Cr(VI) adsorption by BMIG was non-spontaneous, while BMIGA promoted spontaneous adsorption for both metals. Under continuous-flow conditions, fixed-bed columns exhibited stable performance, with breakthrough times of 200.0 min and 281.7 min for Cr(VI) adsorption and 554.8 min for Pb(II) adsorption at low concentrations, which were compatible with practical applications and showed good agreement with the Thomas, Yoon–Nelson, and Clark models. The ecotoxicological assessment performed with Daphnia similis confirmed the high toxicity of solutions containing Cr(VI) and Pb(II) ions prior to treatment. After adsorption, no acute effects were observed on the organisms, demonstrating that the materials were able to significantly reduce toxicity. Finally, the saturated adsorbents were applied in electrochemical tests for green hydrogen and oxygen production, revealing potential for reuse and value addition after environmental application. Overall, the results demonstrate that Inga edulis bark is a promising biomass for the production of sustainable and efficient adsorbents with multifunctional potential, contributing to pollution mitigation strategies and technologies associated with the circular economy. |
| Palabras clave : | Adsorção Metais pesados Biomassa Ativação química Hidrogênio verde Adsorption Heavy metals Biomass Chemical activation Green hydrogen |
| Área CNPQ: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
| Patrocinio: | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES |
| Idioma : | por |
| Institución: | Universidade Federal de Sergipe (UFS) |
| Programa de Posgrado: | Pós-Graduação em Química |
| Citación : | LIMA, Lucas dos Santos. Materiais adsorventes obtidos da biomassa de Ingá-cipó (Inga edulis): remoção de metais pesados e avaliação ecotoxicológica. 2026. 199 f. Tese (Doutorado em Química) — Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2026. |
| URI : | https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/24753 |
| Aparece en las colecciones: | Doutorado em Química |
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