A Bayesian Approach to Experimental Design for Tetracycline Adsorption in a Fixed-Bed Column: A Comparison between Activated Carbon and Modified Activated Carbon

  • Autor
  • Letícia Reggiane de Carvalho Costa
  • Co-autores
  • Júlia Toffoli de Oliveira , Gustavo Dall Agnol , Liliana Amaral Féris
  • Resumo
  •  

    In this study, the efficiency and applicability of fixed-bed columns were evaluated for tetracycline (TC) adsorption on granular activated carbon (GAC) and modified granular activated carbon (GAC-Cu). An experimental design using the Box-Benking (BOX) method was employed to optimize column operation, considering three independent variables: initial pollutant concentration (20, 50, and 80 mg/L), bed height (1, 2, and 3 cm), and feed flow rate (3, 6, and 10 mL/min). Response factors included saturation time (tsat) and maximum adsorption capacity (qmax). To simulate breakthrough curves, six models (Thomas, Yoon-Nelson, Yan, Clark, Gompertz, and Log-Gompertz) were applied under optimal conditions. Parameter estimation and model selection were performed using Bayesian techniques, incorporating experimental qmax values and five statistical metrics (R2 and R2ajstd; AIC, AICC, and BIC). The results demonstrate that both GAC and GAC-Cu exhibit high efficiency in TC removal, achieving 95% removal under optimal operational conditions (C0TC = 80 mg/L, Q = 6 mL/min, and Z = 1 cm). For CAG, these conditions resulted in a saturation time (tsat) of 23 minutes and a maximum adsorption capacity (qmax) of 2.08 mg/g, while for GAC-Cu, a significantly higher adsorption bed capacity of 6.87 mg/g was observed in 107 minutes. These findings suggest that the modification of GAC enhances its adsorption capacity for TC, making it three times more effective than unmodified GAC. Additionally, the saturation time indicates the efficiency of the process in treating high TC concentrations with minimal solid mass, highlighting its feasibility for implementation on a larger scale. Applying the Bayesian technique, it was observed that, for GAC and CAG-Cu respectively, the Yan and Clark models were the best predictors of the breakthrough curve behavior, elucidating the mechanisms of the column. Moreover, the Log-Gompertz model was useful for the scale-up of the process. Finally, this work contributes valuable information for the development and implementation of environmentally sustainable and effective water treatment strategies.

     

  • Palavras-chave
  • tetracycline; fixed-bed column; mathematical modeling; parameter estimation; Bayesian technique
  • Área Temática
  • Adsorção aplicada ao meio ambiente
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O Encontro Brasileiro sobre Adsorção (EBA) é um evento reconhecido que ocorre a cada dois anos desde 1996, alternando entre cidades do Nordeste e Sul/Sudeste do Brasil. O objetivo principal do evento é fornecer um espaço para discussões entre a comunidade científica, acadêmica e empresarial, nacional e internacional, que esteja interessada na área de adsorção, promovendo assim o intercâmbio de ideias e resultados de pesquisas.

A 15ª edição do EBA acontecerá presencialmente em Maceió/Al, de 20 a 22 de novembro de 2024, sendo organizado por professores do Centro de Tecnologia da Universidade Federal de Alagoas(CTEC/UFAL). O evento contará com 5 palestras plenárias, apresentações de trabalhos convidados, apresentações de trabalhos orais selecionados e 3 sessões de pôsteres. Além disso, houve a “Escola de Adsorção”, que ofereceu 5 aulas sobre o tema “adsorção”, ministradas por renomados professores e pesquisadores da área.

Maceió, cidade sede do envento, é uma cidade encantadora, belissímas praias, excelente infraestrutura de hotéis, restaurantes e entretenimento. Localizada na região nordeste país, seu aeroporto possui voos diretos para diversos capitais do país, bem como para a Europa.

 

Maceió/AL, novembro de 2024.

Comissão Organizadora

15º Encontro Brasileiro sobre Adsorção - EBA

  • Adsorção e Energia
  • Adsorção aplicada à Catálise
  • Adsorção aplicada ao meio ambiente
  • Biotecnologia
  • Fundamentos de Adsorção
  • Modelagem e Simulação
  • Sintese e Caracterização

Comissão Organizadora:

Prof. Dr. Lucas Meili (Presidente da Comissão Organizadora) 

Prof. Dr. Amaro Gomes Barreto Jr.

Prof. Dr. Daniel Pinto Fernandes 

Prof. Dr. João Batista Rocha Maia Neto

Prof. Dr. Rodolfo Junqueira Brandão 

Dra. Pollyanna Vanessa dos Santos Lins

Dra. Rafaela Gabriel

 

Comitê Científico:

  • Amaro Gomes Barreto Júnio (UFRJ)
  • Célio L. Cavalcante Jr. (UFC)
  • Daniel Pinto Fernandes (UFAL)
  • Diana C. S. Azevedo (UFC)
  • Frederico Wanderley Tavares (UFRJ)
  • Guilherme Luiz Dotto (UFSM)
  • Igor Tadeu Lazzarotto Bresolin (UNIFESP)
  • Ivanildo José da Silva Junior (UFC)
  • Juliana Amorim Coelho (UFRN)
  • Leandro V. A. Gurgel (UFOP)
  • Liliana Amaral Feris (UFRGS)
  • Lucas Meili (UFAL)
  • Lucienne Lobato Romanielo (UFU)
  • Marcos Juliano Prauchner (UnB)
  • Maurício Alves da Motta Sobrinho (UFPE)
  • Nehemias Curvelo Pereira (UEM)
  • Pollyanna V. S. Lins (UFAL)
  • Rafaela Gabriel (UFAL)
  • Rodolfo Junqueira Brandão (UFAL)
  • Sibele Berenice Castellã Pergher (UFRN)
  • Sérgio Botelho de Oliveira (UFBA)
  • Tirzhá Lins Porto Dantas (UFPR)

Email do evento: 

eba15maceio@gmail.com

 

Comissão organizadora: 

 

Prof. Dr. Lucas Meili (Presidente da Comissão Organizadora) (lucas.meili@ctec.ufal.br)

Prof. Dr. Amaro Gomes Barreto Jr.

Prof. Dr. Daniel Pinto Fernandes ( daniel.fernandes@ctec.ufal.br)

Prof. Dr. João Batista Rocha Maia Neto (joao.maia@ctec.ufal.br)

Prof. Dr. Rodolfo Junqueira Brandão (rodolfo.brandao@ctec.ufal.br)

Dra. Pollyanna Vanessa dos Santos Lins ( polly_lins91@hotmail.com)

Dra. Rafaela Gabriel

Comitê Científico:

  • Amaro Gomes Barreto Júnio (UFRJ)
  • Célio L. Cavalcante Jr. (UFC)
  • Daniel Pinto Fernandes (UFAL)
  • Diana C. S. Azevedo (UFC)
  • Frederico Wanderley Tavares (UFRJ)
  • Guilherme Luiz Dotto (UFSM)
  • Igor Tadeu Lazzarotto Bresolin (UNIFESP)
  • Ivanildo José da Silva Junior (UFC)
  • Juliana Amorim Coelho (UFRN)
  • Leandro V. A. Gurgel (UFOP)
  • Liliana Amaral Feris (UFRGS)
  • Lucas Meili (UFAL)
  • Lucienne Lobato Romanielo (UFU)
  • Marcos Juliano Prauchner (UnB)
  • Maurício Alves da Motta Sobrinho (UFPE)
  • Nehemias Curvelo Pereira (UEM)
  • Pollyanna V. S. Lins (UFAL)
  • Rafaela Gabriel (UFAL)
  • Rodolfo Junqueira Brandão (UFAL)
  • Sibele Berenice Castellã Pergher (UFRN)
  • Sérgio Botelho de Oliveira (UFBA)
  • Tirzhá Lins Porto Dantas (UFPR)

 

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