Desenvolvimento de isoterma de sorção de metal pesado baseada no cálculo fracionário

Abstract

Resumo: A sorção de metais pesados, como forma de tratamento em efluentes industriais vem se tornando cada vez mais necessária por questões ambientais. Devido a isto, cada vez mais se vê a importância de se conhecer o processo e determinar a sua dinâmica. Para que assim, com os dados obtidos seja possível modelar e dimensionar equipamentos industriais mais eficientes para tratamento. Diversas abordagens clássicas são utilizadas para prever o fenômeno da adsorção, como as isotermas de Freundlich, Langmuir e Redlich-Peterson. O presente trabalho propõe comparar estas equações com a de um modelo baseado em equações diferenciais fracionárias (Modelo Epslon), para tornar possível a utilização do efeito memória que as equações desta natureza fornecem à modelagem. É proposta a validação do modelo para sorção de chumbo em Jacinto-de-água (Eichhornia cassipes). Considerando parâmetros estatísticos verifica-se que o modelo fracionário se mostrou viável e mais eficiente do que os modelos de isotermas clássicos já conhecidos. Assim constata-se que o modelo Epslon, baseado no cálculo fracionário apresenta os melhores resultados, provavelmente devido ao efeito de memória que possui e que é característico de sistemas porosos, como é o caso da raiz da macrófita, local da sorção do metal pesado.

Abstract: Heavy metals' sorption, as a treatment of industrial effluents has become each time more necessary for environmental reasons. Due to this, the importance of understanding the process and determine its dynamics is each time more verified. So that, with the data obtained, it will be possible to model and scale industrial equipment more efficient for the treatment. Several classical approaches are used to predict the adsorption phenomenon, such as Freundlich, Langmuir and Redlich-Peterson isotherms. This master thesis proposes a comparison between these equations and a model based on fractional differential equations (Epslon model), to make possible the use of the memory effect that this nature's equations provide the modeling. The validation of lead's sorption model in "Jacinto-de-água" (Eichhornia cassipes) is proposed. Taking into account several statistical parameters, it appears that the fractional model is viable and more efficient than classical isotherms' models already known. Thus, it is clear that the Epslon model, based on the fractional calculation, gives the best results, probably due to the memory effect that it has, which is a characteristic os porous systems, such as macrophyte's roots, the local of heavy metal's sorption.