Síntese, caracterização e aplicação de um compósito de quitosana e HDL (Mg/Al/CO3) na adsorção de fosfato

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Ribeiro, Nathália Isidoro
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Espírito Santo
BR
Mestrado em Engenharia Química
Centro de Ciências Agrárias e Engenharias
UFES
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.ufes.br/handle/10/15280
Resumo: In the present work, the phosphate adsorption was studied using a composite formed by Layered Double Hydroxide (LDH) type Mg6Al2(CO3)(OH)16.4H2O and chitosan. For this, the composite was synthesized by the co-precipitation method of its constituents and applied in the phosphate adsorption, and its performance was compared to the adsorption performance of the same anion of chitosan and LDH individually. All adsorbents were characterized before and after adsorption tests by Scanning Electron Microscopy coupled with Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS), X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Adsorption of nitrogen (BET). According to the characterization, the adsorbents were successfully synthesized and their structure did not change after being used in phosphate adsorption. It suggests that the anion adsorption occurred by electrostatic interaction with the surface of the studied materials. According to the adsorption kinetic study, it was observed that the removal (57.2%, starting from the initial concentration of 63.3 mg/L, at 25°C±1) and the loading (120.8 mg/g) presented by the composite were greater than twice those presented by LDH (21.6% and 54.9 mg/g) and chitosan (20.7% and 45.2 mg/g) individually, under similar experimental conditions. The Pseudo-first Order, Pseudo-second Order, Elovich and Intraparticle Diffusion models were fitted to the data and the best fits were obtained by the Pseudo-second Order model for LDH (R2 = 0.98) and the composite LDH/Chitosan (R2 = 0.98) and PseudoFirst Order for chitosan (R2 = 0.96). For the equilibrium study, the Langmuir, Freundlich and Temkin models were used, with the Freundlich model being the one that best fit the experimental data (R2 = 0.98). These results show that there was an interaction between the constituents of the LDH/Chitosan composite that enhanced its phosphate adsorption capacity, allowing it to be effectively applied for this purpose. Keywords: hydrotalcite, phosphate removal, wastewater treatment.
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According to the characterization, the adsorbents were successfully synthesized and their structure did not change after being used in phosphate adsorption. It suggests that the anion adsorption occurred by electrostatic interaction with the surface of the studied materials. According to the adsorption kinetic study, it was observed that the removal (57.2%, starting from the initial concentration of 63.3 mg/L, at 25°C±1) and the loading (120.8 mg/g) presented by the composite were greater than twice those presented by LDH (21.6% and 54.9 mg/g) and chitosan (20.7% and 45.2 mg/g) individually, under similar experimental conditions. The Pseudo-first Order, Pseudo-second Order, Elovich and Intraparticle Diffusion models were fitted to the data and the best fits were obtained by the Pseudo-second Order model for LDH (R2 = 0.98) and the composite LDH/Chitosan (R2 = 0.98) and PseudoFirst Order for chitosan (R2 = 0.96). For the equilibrium study, the Langmuir, Freundlich and Temkin models were used, with the Freundlich model being the one that best fit the experimental data (R2 = 0.98). These results show that there was an interaction between the constituents of the LDH/Chitosan composite that enhanced its phosphate adsorption capacity, allowing it to be effectively applied for this purpose. Keywords: hydrotalcite, phosphate removal, wastewater treatment.No presente trabalho, a adsorção de fosfato foi estudada utilizando um compósito formado por Hidróxido Duplo Lamelar (HDL) do tipo Mg6Al2(CO3)(OH)16.4H2O e quitosana. Para isso, o compósito foi sintetizado pelo método de coprecipitação dos seus constituintes e aplicado na adsorção de fosfato, sendo o seu desempenho comparado ao desempenho de adsorção do mesmo ânion da quitosana e do HDL individualmente. Todos os adsorventes foram caracterizados antes e após os ensaios de adsorção por Microscopia Eletrônica de Varredura acoplada à Espectroscopia de Energia Dispersiva (MEV-EDS), Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Adsorção de nitrogênio (BET). De acordo com a caracterização, os adsorventes foram sintetizados com sucesso e não sofreram alteração em sua estrutura após serem empregados na adsorção de fosfato, o que sugere que a adsorção do ânion ocorreu por interação eletrostática com a superfície dos materiais estudados. Pelo estudo cinético de adsorção, observou-se que a remoção (57,2%, partindo da concentração inicial de 63,3 mg/L, a 25°C±1) e o carregamento (120,8 mg/g) apresentados pelo compósito foram maiores que o dobro dos apresentados pelo HDL (21,6% e 54,9 mg/g) e quitosana (20,7% e 45,2 mg/g) individualmente, em condições experimentais próximas. Os modelos de Pseudoprimeira Ordem, Pseudossegunda Ordem, Elovich e Difusão Intrapartícula foram ajustados aos dados e os melhores ajustes foram obtidos pelo modelo de Pseudossegunda Ordem para HDL (R2 = 0,98) e o compósito HDL/Quitosana (R2 = 0,98) e Pseudoprimeira Ordem para a quitosana (R2 = 0,96). Para o estudo de equilíbrio, foram utilizados os modelos de Langmuir, Freundlich e Temkin, sendo o modelo de Freundlich o que melhor se ajustou aos dados experimentais (R2 = 0,98). Tais resultados evidenciam que houve uma interação entre os constituintes do compósito HDL/Quitosana que potencializou sua capacidade de adsorção de fosfato, permitindo-o ser aplicado com eficácia para este fim.Fundação de Amparo à Pesquisa do Espírito Santo (FAPES)Universidade Federal do Espírito SantoBRMestrado em Engenharia QuímicaCentro de Ciências Agrárias e EngenhariasUFESPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaGuimarães, Damarishttps://orcid.org/0000000249323252http://lattes.cnpq.br/6576377621734943https://orcid.org/0000-0002-4672-2346http://lattes.cnpq.br/4390218602944365Altoé, Mario Alberto Simonatohttps://orcid.org/0009-0004-6226-7912http://lattes.cnpq.br/8481776828705621Oliveira, Michel Picançohttps://orcid.org/0000000192410194http://lattes.cnpq.br/6383844066460475Ribeiro, Nathália Isidoro2024-05-30T00:50:15Z2024-05-30T00:50:15Z2021-08-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisTextapplication/pdfhttp://repositorio.ufes.br/handle/10/15280porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFES2025-02-06T09:19:07Zoai:repositorio.ufes.br:10/15280Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestriufes@ufes.bropendoar:21082025-02-06T09:19:07Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
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