Adsorção de pb2+ por nanopartículas de hematita e goetita recuperadas da drenagem ácida de minas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Staub, Chayanne Paula Pavan
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 Tecnológica Federal do Paraná
Francisco Beltrao
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia Ambiental
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Resíduos industriais
Águas residuais - Purificação
Metais pesados
Adsorção
Factory and trade waste
Sewage - Purification
Heavy metals
Adsorption
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
Engenharia Sanitária
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4615
Resumo: The heavy metals contamination comes mainly from the discharge of industrial effluents in water sources, harming the fauna, flora and human health. The adsorption is a process that presents efficient results in the contaminants removal, and in addition, adsorbents can be obtained at nanometer scales from industrial waste. In this sense, the current work aimed to use nanomaterials, such as hematite and goethite, from acid mine drainage, in the removal of lead metal ions present in a synthetic solution. Hematite and goethite nanomaterials were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM) and surface area, volume and pore size distribution (BET). The point of zero charge and the pH effect determination were also established for both. In addition, adjustments were performed to the pseudo-first and pseudo-second order kinetic model and of isotherm, the adjustments to the Langmuir and Freundlich models were tested. The results showed that the nanoparticles equilibrium time, for both hematite and goethite, was 500 minutes of adsorption with high removal rates in the initial time, with pH 3 for hematite and pH 4 for goethite. The point of zero charge was below the established pH values, favoring the adsorption of Pb (II) ions, with goethite having the highest removal, reaching 94% and hematite, 92%. The best kinetic setting was the pseudo-second order for both nanoparticles, presenting an R² of 0.92 for hematite nanoparticles and R² of 0.83 for goethite. Experimental data did not fit the Langmuir and Freundlich isotherm models.
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Hematite and goethite nanomaterials were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM) and surface area, volume and pore size distribution (BET). The point of zero charge and the pH effect determination were also established for both. In addition, adjustments were performed to the pseudo-first and pseudo-second order kinetic model and of isotherm, the adjustments to the Langmuir and Freundlich models were tested. The results showed that the nanoparticles equilibrium time, for both hematite and goethite, was 500 minutes of adsorption with high removal rates in the initial time, with pH 3 for hematite and pH 4 for goethite. The point of zero charge was below the established pH values, favoring the adsorption of Pb (II) ions, with goethite having the highest removal, reaching 94% and hematite, 92%. The best kinetic setting was the pseudo-second order for both nanoparticles, presenting an R² of 0.92 for hematite nanoparticles and R² of 0.83 for goethite. Experimental data did not fit the Langmuir and Freundlich isotherm models.A contaminação por metais pesados é oriunda, principalmente, do lançamento de efluentes das indústrias em mananciais, prejudicando a fauna, flora e a saúde humana. A adsorção é um processo que apresenta resultados eficientes na remoção de contaminantes e ainda, pode-se utilizar produtos caracterizados como resíduos industriais como adsorventes em escalas nanométricas. Neste sentido, o presente trabalho teve como objetivo a utilização de nanomateriais, como a hematita e a goetita, oriundos da drenagem ácida de minas, na remoção de íons metálicos de chumbo presente em uma solução sintética. A metodologia consistiu em caracterizar os nanomateriais de hematita e goetita a partir de análises como difratometria de raiosX (DRX), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e área superficial, volume e distribuição do tamanho de poros (BET). O ponto de carga zero e a determinação do efeito do pH também foram determinados para ambas. Além disto, foram realizados ajustes aos modelos cinéticos de pseudo-primeira e pseudo-segunda ordem e de isotermas, os ajustes aos modelos de Langmuir e de Freundlich foram testados. Os resultados demonstraram que o tempo de equilíbrio para as nanopartículas, tanto para hematita quanto para goetita, foi de 500 minutos de adsorção com altas taxas de remoção nos tempos iniciais, com pH em 3 para hematita e pH 4 para goetita. O ponto de carga zero ficou abaixo dos valores de pH determinados, favorecendo a adsorção dos íons de Pb(II), sendo que a goetita teve a maior remoção, chegando aos 94% e a hematita, 92%. O melhor ajuste cinético foi o pseudo-segunda ordem para ambas nanopartículas, apresentando um R² de 0,92 para nanopartícula de hemtaita e R² igual a 0,83 para goetita. Os dados experimentais não se ajustaram aos modelos de isotermas de Langmuir e Freundlich.Universidade Tecnológica Federal do ParanáFrancisco BeltraoBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia AmbientalUTFPRRauen, Thalita Grandohttps://orcid.org/0000-0001-6791-0576http://lattes.cnpq.br/2294120419518918Guimarães, Elisetehttp://lattes.cnpq.br/8097715074109048Souza, Fernanda Batista dehttps://orcid.org/0000-0003-4577-5443http://lattes.cnpq.br/6479505422294498Giovanela, Marcelohttps://orcid.org/0000-0003-0874-383Xhttp://lattes.cnpq.br/4512891114205294Rauen, Thalita Grandohttps://orcid.org/0000-0001-6791-0576http://lattes.cnpq.br/2294120419518918Staub, Chayanne Paula Pavan2019-12-18T17:23:47Z2019-12-18T17:23:47Z2019-09-13info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSTAUB, Chayanne Paula Pavan. Adsorção de pb2+ por nanopartículas de hematita e goetita recuperadas da drenagem ácida de minas. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2019.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4615porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2019-12-19T06:00:46Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/4615Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2019-12-19T06:00:46Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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