Autor(es):
Marques, Susana Cristina Roque Marques 
Data: 2011
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10451/8061
Origem: Repositório da Universidade de Lisboa
Assunto(s): Carvões activados; Adsorção em fase líquida; Co-solventes orgânicos; Escherichia coli.; Teses de mestrado - 2011
Descrição
Tese de mestrado em Química (Química, Saúde e Nutrição), apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2011 Este trabalho consistiu na caracterização de carvões activados comerciais e no estudo da sua aplicação na remoção de cafeína, em soluções com diferentes solventes (água e misturas água-metanol e água-2-propanol). Realizou-se igualmente uma primeira abordagem ao uso dos carvões activados na inactivação de bactérias, nomeadamente a Escherichia coli, em diferentes meios. Os carvões activados foram caracterizados por adsorção de azoto a – 196 °C e de dióxido de carbono a 0 °C e pela determinação do ponto de carga zero e do conteúdo em cinzas. Para avaliar o efeito da presença dos co-solventes metanol e 2-propanol na adsorção da cafeína em fase líquida realizaram-se ensaios cinéticos e de equilíbrio. Os resultados dos estudos cinéticos mostraram que, relativamente ao processo de adsorção em fase aquosa, a introdução do co-solvente reflecte-se num decréscimo da velocidade do processo e, no caso do 2-propanol igualmente numa diminuição acentuada da eficiência de remoção, o que se justifica pelo aumento significativo da solubilidade da cafeína na mistura água-2-propanol. As isotérmicas mostraram que a introdução do 2-propanol leva à obtenção de curvas do tipo F, enquanto no caso dos outros dois sistemas se obtiveram isotérmicas do tipo L. A análise dos resultados mostrou que o processo de adsorção segue um mecanismo de Langmuir no caso dos solventes água e água-metanol contudo ajusta- -se à equação de Freundlich quando é introduzido o co-solvente 2-propanol. Esta mudança do mecanismo de adsorção foi explicada considerando a maior solubilidade da cafeína na mistura água-2-propanol e, pela análise dos parâmetros de Hansen das várias espécies presentes, concluiu-se que o 2-propanol deverá competir com a cafeína para os centros activos de adsorção. Os ensaios realizados sobre uma amostra com características superficiais ácidas mostrou que a adsorção de moléculas de água é o factor determinante para o decréscimo da capacidade de adsorção, prevalecendo sobre o efeito do co-solvente. Os resultados do estudo prévio sobre a inactivação da bactéria E. coli nos carvões activados ensaiados revelaram que este processo parece ser maioritariamente influenciado pela dimensão das partículas do carvão. The present study was focused on the characterization of commercial activated carbons and their use in the removal of caffeine from solutions prepared with three different solvents: water; water+10%methanol and water+10% 2-propanol. A first evaluation of Escherichia coli inactivation by the activated carbons was also made. The activated carbons were characterized by nitrogen adsorption at -196 0C, carbon dioxide adsorption at 0 0C and by the determination of point of zero charge and ash content. The effect of the co-solvents methanol and 2-propanol in caffeine’s adsorption was evaluated by kinetic and equilibrium assays. The kinetic results showed that the presence of the co-solvent leads to a decrease in adsorption rate and, for 2-propanol it also causes a pronounced decrease of the removal efficiency, due to the significant increase of caffeine’s solubility in water-2-propanol mixture. The isotherms obtained in the presence of 2-propanol are F type curves, while the curves obtained with water and watermethanol solvents are of L type. The analysis of these results revealed that the caffeine adsorption process follows Langmuir mechanism when dissolved in water or watermethanol mixture, however a better fitting of the results to the Freundlich equation is observed in the presence of 2-propanol. This change in adsorption mechanism was caffeine’s higher solubility in water-2-propanol and, by Hansen solubility parameters analysis it was concluded that 2-propanol may compete with caffeine for the adsorption active local sites. The assays with a sample with acid superficial properties showed that water adsorption is the key factor to the decrease in adsorption capacity, prevailing over the co-solvent effect. The results of the preliminary study concerning the inactivation of E. coli bacteria by the activated carbons revealed that this process seems to be mainly affected by the size of the carbon particles.
Tipo de Documento
Dissertação de Mestrado
Idioma
Português
Orientador(es)
Carvalho, Ana Paula Baptista de, 1959-; Mestre, Ana Sofia Dias
