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ADSORÇÃO DE CAFEÍNA EM SOLUÇÃO AQUOSA POR BIOCARVÃO DE RESÍDUOS DO BENEFICIAMENTO DO ALGODÃO

2024; UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO; Volume: 12; Issue: 3 Linguagem: Português

10.31413/nat.v12i3.16014

2318-7670

Aline Gonçalves Barbosa, Tairine Fernanda da Silva Magalhães, Rossean Golin, Heiriane Martins Sousa, Amanda Alcaide Francisco Fukumoto, Leonardo Gomes de Vasconcelos, Eduardo Beraldo de Morais,

Agricultural and Food Sciences

Neste estudo, biocarvão derivado de resíduos do beneficiamento do algodão (BCA) foi aplicado para a remoção de cafeína de água por meio da adsorção. A influência do pH inicial da solução (3, 5, 7 e 10), concentração de cafeína (25-200 mg L-1), temperatura (30, 40 e 50 °C) e tempo de contato (0-120 min) foram avaliados. Estudos cinéticos e de equilíbrio mostraram que os dados tiveram melhor ajuste pelos modelos de pseudossegunda ordem e modelo de isoterma de Langmuir, respectivamente. A capacidade máxima de adsorção da cafeína pelo BCA foi estimada em 70,42 mg g-1. A energia livre de ativação estimada pela isoterma de Dubinin-Radushkevich foi de 7,071 kJ mol-1, indicando que a adsorção da cafeína pelo BCA se deu por um processo físico. O estudo termodinâmico apontou que a adsorção é de natureza endotérmica (ΔH > 0) e não-espontânea (ΔG > 0). A morfologia e grupos funcionais do BCA também foram caracterizados usando as técnicas de MEV e ATR-FTIR, respectivamente. O BCA apresentou estrutura porosa e os principais mecanismos envolvidos na adsorção da cafeína são ligação de hidrogênio, interação π-π e atração eletrostática. O BCA possui potencial para a remoção de cafeína de água. Palavras-chave: cinética; modelos de isotermas; estudo termodinâmico; mecanismos de adsorção. Caffeine adsorption in aqueous solution by biochar derived from cotton processing waste ABSTRACT: In this study, biochar derived from cotton processing waste (BCA) was applied for caffeine removal from water through adsorption. The influence of initial solution pH (3, 5, 7, 10), caffeine concentration (25-200 mg L-1), temperature (30, 40, 50 °C), and contact time (0-120 min) were evaluated. Kinetic and equilibrium studies showed that the data were better fitted by the pseudo-second-order model and Langmuir isotherm model, respectively. The maximum caffeine adsorption capacity by BCA was estimated at 70.42 mg g-1. The activation energy estimated by the Dubinin-Radushkevich isotherm was 7.071 kJ mol-1, indicating that caffeine adsorption by BCA occurred through a physical process. The thermodynamic study indicated that the adsorption is of endothermic nature (ΔH > 0) and non-spontaneous (ΔG > 0). The morphology and functional groups of BCA were also characterized using scanning electron microscopy (SEM) and attenuated total reflection Fourier-transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR), respectively. BCA exhibited a porous structure, and the main mechanisms involved in caffeine adsorption were hydrogen bonding, π-π interaction, and electrostatic attraction. BCA shows potential for caffeine removal from water. Keywords: kinetic; isotherms models; thermodynamic studies; adsorption mechanisms.