Amorfização de ilmenita para preparação de material adsorvente poroso e sua aplicação na remoção de corante em ambiente aquoso
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Santa Maria
Brasil Engenharia Química UFSM Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química Centro de Tecnologia |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/32088 |
Resumo: | In this work, natural ilmenite (ILM) was amorphized by alkaline fusion (I550) with NaOH at 550 ºC and alkaline activation (I60) at 60 ºC. The materials ILM, I60 and I550 were characterized through XRD, FTIR, SEM/EDS and BET analyses. XRD showed partial and complete amorphization for samples I60 and I550, respectively. SEM/EDS confirmed the amorphization of the material and the fusion of NaOH in the composition of the I550 material. The increase in the surface area of the materials produced was obtained by BET, varying from 5.90 m² g-1 to 28.14 m² g-1 for the I60 material and 88.84 for m² g-1 for I550. The materials were tested as adsorbents by removing crystal violet (VC) dye from an aqueous matrix. The best material obtained was I550 due to its greater surface area and porous structure, with optimal conditions of adsorbent dosage of 0.3 g L-1 and pH 9. These intrinsic characteristics of the material obtained (I550) resulted in satisfactory adsorption capacities worth 133 mg g-1 at 328 K. Kinetic studies on the adsorption process indicated that the material reached equilibrium in around 50 min, with the model being from AVRAMI who best described the process. Adsorption thermodynamics revealed that the adsorption of VC on I550 is spontaneous, endothermic, and favorable. The amorphized material maintained its performance after three cycles of reuse. Therefore, the amorphization route proposed in this work was satisfactory, producing a porous adsorbent from the mineral ilmenite, with potential use for wastewater treatment. |
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Amorfização de ilmenita para preparação de material adsorvente poroso e sua aplicação na remoção de corante em ambiente aquosoAmorphization of natural ilmenite for production of a potential porous adsorbent towards crystal violet dye removal from aqueousAdsorçãoEstrutura amorfaFusão alcalinaIlmeniteAdsorptionAmorphizationAlkaline fusionCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAIn this work, natural ilmenite (ILM) was amorphized by alkaline fusion (I550) with NaOH at 550 ºC and alkaline activation (I60) at 60 ºC. The materials ILM, I60 and I550 were characterized through XRD, FTIR, SEM/EDS and BET analyses. XRD showed partial and complete amorphization for samples I60 and I550, respectively. SEM/EDS confirmed the amorphization of the material and the fusion of NaOH in the composition of the I550 material. The increase in the surface area of the materials produced was obtained by BET, varying from 5.90 m² g-1 to 28.14 m² g-1 for the I60 material and 88.84 for m² g-1 for I550. The materials were tested as adsorbents by removing crystal violet (VC) dye from an aqueous matrix. The best material obtained was I550 due to its greater surface area and porous structure, with optimal conditions of adsorbent dosage of 0.3 g L-1 and pH 9. These intrinsic characteristics of the material obtained (I550) resulted in satisfactory adsorption capacities worth 133 mg g-1 at 328 K. Kinetic studies on the adsorption process indicated that the material reached equilibrium in around 50 min, with the model being from AVRAMI who best described the process. Adsorption thermodynamics revealed that the adsorption of VC on I550 is spontaneous, endothermic, and favorable. The amorphized material maintained its performance after three cycles of reuse. Therefore, the amorphization route proposed in this work was satisfactory, producing a porous adsorbent from the mineral ilmenite, with potential use for wastewater treatment.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESNeste trabalho, ilmenita natural (ILM) foi amorfizada por fusão alcalina (I550) com NaOH a 550 ºC e ativação alcalina (I60) a 60 ºC. Os materiais ILM, I60 e I550 foram caracterizados através de análises de difratometria de raio x (DRX), infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura e espectrocospia de energia dispersiva de raios-x (MEV/EDS) e isotermas de adsorção/dessorção de N2 Brunauer-Emmett-Telle (BET). O DRX apresentou amorfização parcial e completa para as amostras I60 e I550, respectivamente. MEV/EDS confirmaram a amorfização do material e a fusão de NaOH na composição do material I550. O aumento da área superficial foi obtido pelo preparo dos materiais e verificado pela análise BET, variando de 5,90 m² g-1 para 28,14 m² g-1 para o material I60 e 88,84 m² g-1 para I550. Os materiais foram testados como adsorventes removendo o corante violeta cristal (VC) de uma matriz aquosa. O melhor material obtido foi o I550 devido sua maior área superficial e tamanho de poros, com condições ótimas de adsorção de dosagem de adsorvente 0,3 g L-1 e pH 9. Essas características intrínsecas do material obtido (I550) resultaram em capacidades de adsorção satisfatórias no valor de 133 mg g-1 à 328 K. Os estudos cinéticos no processo de adsorção indicaram que o material atingiu o equilíbrio em torno de 50 min, sendo o modelo de AVRAMI o que melhor descreveu o processo. A termodinâmica de adsorção revelou que a adsorção do VC no I550 é espontânea, endotérmica e favorável. O material amorfizado manteve a performance depois de três ciclos de reuso. Com isso, a rota de amorfização proposta neste trabalho foi satisfatória, produzindo um adsorvente poroso a partir do mineral ilmenita, com pontecial de uso para tratamento de águas residuais.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia QuímicaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaCentro de TecnologiaFoletto, Edson Luizhttp://lattes.cnpq.br/6550340290019699Collazzo, Gabriela CarvalhoOliveira, Jivago Schumacher deFigueiredo, Pietro Serraglio2024-06-26T11:38:53Z2024-06-26T11:38:53Z2024-01-31info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/32088ark:/26339/001300000m9kvporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2024-06-26T11:38:53Zoai:repositorio.ufsm.br:1/32088Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2024-06-26T11:38:53Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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In this work, natural ilmenite (ILM) was amorphized by alkaline fusion (I550) with NaOH at 550 ºC and alkaline activation (I60) at 60 ºC. The materials ILM, I60 and I550 were characterized through XRD, FTIR, SEM/EDS and BET analyses. XRD showed partial and complete amorphization for samples I60 and I550, respectively. SEM/EDS confirmed the amorphization of the material and the fusion of NaOH in the composition of the I550 material. The increase in the surface area of the materials produced was obtained by BET, varying from 5.90 m² g-1 to 28.14 m² g-1 for the I60 material and 88.84 for m² g-1 for I550. The materials were tested as adsorbents by removing crystal violet (VC) dye from an aqueous matrix. The best material obtained was I550 due to its greater surface area and porous structure, with optimal conditions of adsorbent dosage of 0.3 g L-1 and pH 9. These intrinsic characteristics of the material obtained (I550) resulted in satisfactory adsorption capacities worth 133 mg g-1 at 328 K. Kinetic studies on the adsorption process indicated that the material reached equilibrium in around 50 min, with the model being from AVRAMI who best described the process. Adsorption thermodynamics revealed that the adsorption of VC on I550 is spontaneous, endothermic, and favorable. The amorphized material maintained its performance after three cycles of reuse. Therefore, the amorphization route proposed in this work was satisfactory, producing a porous adsorbent from the mineral ilmenite, with potential use for wastewater treatment. |
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