Factors and mass ratio analyses for Reactive Blue 19 dye decolorization using ozone: an experimental and analytical modelling approach / Análises de atributos e taxa mássica da descolorização do corante Azul Reativo 19 usando ozônio: modelagem experimental e analítica

ABSTRACT Dyes highly reduce sunlight penetration into the stream, and consequently affect photosynthesis and oxygen transfer into water bodies. An experimental and analytical modelling approach to Reactive Blue 19 (RB19) removal using ozone was carried out. For this purpose, factors and mass ratio analyses were assessed based on batch assays experiments. Removal efficiency increased from 64 to 94% when the dosage increased from 38.4 to 153.6 mg O3.L-1. Results showed that RB19 is more efficiently removed when initial pH is 7. The rate of RB19 removal decreased as the initial dye concentration increased. Kinetic studies showed that the ozonation of RB19 was a pseudo first-order reaction with respect to the dye, and the apparent rate constant declined logarithmically with the initial dye concentration. Mass ratio studies showed that, for the empirical analysis, the power law equation was adequate to describe mass ratio over time and the analytical analysis suggests that the process is influenced by mass transfer in the liquid film as well as in the bulk fluid.

RESUMO Os corantes reduzem significativamente a penetração da luz solar no corpo d'água e, consequentemente, afetam a fotossíntese e a transferência de oxigênio. Realizaram-se modelagens experimental e analítica da remoção do azul reativo 19 por ozônio. Para isso, avaliaram-se os atributos e a taxa mássica por ensaios em batelada. A eficiência de remoção foi de 64 para 94% quando a dose de ozônio aumentou de 38,4 para 153,6 mg O3.L-1. Os resultados mostraram que o azul reativo 19 é removido mais eficientemente em pH inicial da solução de 7. A taxa de remoção do azul reativo 19 reduziu à medida que a sua concentração inicial aumentou. Os estudos cinéticos mostraram que a ozonização do azul reativo 19 é uma reação de pseudoprimeira ordem em relação ao corante e a constante cinética aparente decai logaritmicamente com a concentração inicial de corante. A análise empírica indica que a taxa mássica ao longo do tempo pode ser descrita adequadamente por uma equação de potência, e os estudos analíticos sugerem que o processo é influenciado pela transferência de massa tanto no filme líquido quanto na massa líquida.

Adsorção de Cd 2+, Ni 2+ e Zn 2+ em soluções aquosas usando anidrita e lama vermelha / Adsorption of Cd2+, Ni2+ and Zn2+ in aqueous solutions using anhydrite and red mud

RESUMO Vários minerais e resíduos industriais têm sido estudados para uso como adsorvente, entre eles a lama vermelha e a anidrita. A lama vermelha é um resíduo insolúvel gerado em grande quantidade durante o processamento da bauxita. A anidrita é um sulfato de cálcio (CaSO4) cristalizado sob a forma rômbica e usada como matéria-prima na indústria. Nesta investigação, a capacidade de adsorção de Cd2+, Ni2+ e Zn2+ pela anidrita e pela lama vermelha foi avaliada usando isotermas de adsorção de Langmuir e Freundlich. Os materiais empregados apresentaram adsorção ≥75±1% para todos os metais em soluções aquosas com concentração de 0,5 mmol.25 mL-1. As isotermas baseadas no modelo de Langmuir foram as mais apropriadas para descrever o fenômeno de remoção de Cd2+, Ni2+ e Zn2+ para a anidrita e a lama vermelha, com valores de capacidade máxima de adsorção de 0,47 e 0,51 mmol.g-1 para o Cd2+, 1,18 e 1,56 mmol.g-1 para o Ni2+ e 0,84 e 1,47 mmol.g-1 para o Zn2+, respectivamente. Esses valores foram superiores a outros valores exibidos por materiais empregados como adsorventes descritos em estudos prévios.

ABSTRACT Various minerals and industrial waste have been studied for use as an adsorbent, in particular the anhydrite and the red mud. The red mud is an insoluble residue that is generated in large quantities during the processing of bauxite. The anhydrite is a calcium sulfate (CaSO4), crystallized as a rhombic way, and used as raw material in the industry. In this study, the Cd2+, Ni2+ and Zn2+adsorption capacity by anhydrite and by red mud was evaluated using adsorption isotherms obtained by the Langmuir and Freundlich models. The materials used showed adsorption ≥75±1% for all metals in aqueous solutions with a concentration of 0.5 mmol.25 mL-1. The Langmuir isotherm was more appropriate to describe the phenomenon of Cd2+, Ni2+ and Zn2+ removal, with highest adsorption capacity at 0.47 and 0.51 mmol.g-1 for Cd2+, 1.18 and 1.56 mmol.g-1 for Ni2+, and 0.84 and 1.47 mmol.g-1 for Zn2+, respectively. These values were higher than those ones obtained for other materials described in previous studies.