Teses em Geologia e Geoquímica (Doutorado) - PPGG/IG

URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/6341

O Doutorado Acadêmico pertence ao Programa de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica (PPGG) do Instituto de Geociências (IG) da Universidade Federal do Pará (UFPA).

Navegar

Agora exibindo 1 - 10 de 10

Acesso aberto (Open Access)
Avaliação da contaminação por metais pesados em sedimentos por atividades de estaleiros na Baia do Guajará e no canal do Rio Maguari
(Universidade Federal do Pará, 2021-12-17) GUIMARÃES, Robledo Hideki Ebata; WALLNER-KERSANACH, Mônica; http://lattes.cnpq.br/7960214506412584; CORRÊA, José Augusto Martins; http://lattes.cnpq.br/6527800269860568
As tintas anti-incrustantes aplicadas em embarcações contêm altas concentrações de metais em sua composição, principalmente Cu e Zn, com concentrações superiores a 50% e 20%, respectivamente. Apesar de serem elementos essenciais para os seres vivos, em altas concentrações causam problemas no crescimento celular e na reprodução dos organismos. Na cidade de Belém, Estado do Pará, ocorre o lançamento de uma quantidade significativa de efluentes industriais e domésticos na Baía de Guajará, sendo uma delas relacionadas às atividades em estaleiros. Estudos anteriores mostraram indícios de contaminação por metais nos sedimentos da orla de Belém, entretanto, nenhum trabalho destacou a contaminação proveniente de estaleiros. Portanto, o objetivo desse trabalho é avaliar a contaminação de sedimentos por atividades em estaleiros e abandono de embarcações na orla de Belém. Foram realizadas 3 amostragens, em 5 estaleiros de Belém, sendo duas realizadas no período menos chuvoso (setembro de 2017 e novembro de 2019) e uma no período chuvoso em maio de 2018. O sedimento foi coletado até 10 cm de profundidade, sendo também coletadas amostras de fragmentos de tinta e fragmentos de cascos de embarcações abandonadas. Foi medido o pH in situ da água intersticial do sedimento. Em laboratório, as amostras de sedimento foram colocadas em estufa a 60°C para secar, foram desagregadas e em seguida peneiradas (< 63μm). As amostras de fragmentos de tinta e dos cascos de embarcações abandonadas foram lavadas com água deionizada e secas em estufa a 60°C, maceradas, misturadas a areia quartzosa maceradas e reservadas. Uma amostra da tinta comercial de maior utilização nos estaleiros foi comprada, e uma alíquota colocada em uma membrana de nitrato de celulose em uma capela, após, parte da amostra foi removida e macerada. Uma alíquota das amostras do sedimento de cada estaleiro foi utilizada para análise granulométrica, por meio de um analisador de partículas a laser. A composição mineralógica das amostras de sedimentos foi determinada por difração de raios X, método do pó. Para a determinação dos argilominerais foi por difração de raio x, seguindo a Lei de Stokes e de acordo com metodologia proposta por Moore & Reynolds Jr (2002). Para a determinação do carbono orgânico total foi usado um analisador de TOC - VCPH com detector de combustão. Para a determinação das concentrações de Cu, Zn, Pb, Ni, Cr, Ba, V, Li, Fe e Al contidos no sedimento, na tinta comercial, nos fragmentos de tinta e nos fragmentos de casco de embarcações abandonadas, as amostras passaram por extração química com água regia e determinadas através de Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-OES). Para tratamento estatístico dos dados foram aplicados à correlação de Spearman, para determinar a relação entre os parâmetros, e o teste Análise de Componentes Principais, para determinar a relação dos metais com os estaleiros, estação controle e estação de fonte antropogênica difusa. Foi também aplicado o teste Wilcoxon para averiguar se ocorreram diferenças significativas nas concentrações dos metais dos sedimentos coletados em frente ao estaleiro, com os sedimentos coletados em contato com a embarcação abandonada. Para avaliar o nível de contaminação por metais foi aplicado o índice de geoacumulação proposto por Muller (1969). A granulometria do sedimento da orla de Belem apresentam maior proporção de areia e silte. Os sedimentos são compostos por muscovita, ilita, caulinita, quartzo e plagioclásio. Já os argilominerais identificados foram: esmectita, caulinita, ilita e quartzo. Os valores do pH da água intersticial das amostras de sedimento da Baía do Guajará e Furo do Rio Maguari ficaram em torno 5,2 – 6,7. Já o carbono orgânico total do sedimento ficou em torno de 0,6 % a 2,2 %. A tinta comercial analisada apresentou as seguintes concentrações mais representativas: Fe (21,2 %), Cu (18.497 mg kg-1), Zn (16.589 mg kg-1) e Al (1,59 %). As maiores concentrações encontradas na composição dos fragmentos de tinta e nos fragmentos dos cascos das embarcações abandonadas foram: Fe (69,2 %), Ba (29.583 mg kg-1), Zn (9.350 mg kg-1) Pb (1.406 mg kg-1), Cu (697 mg kg-1) e Cr (548,7 mg kg-1). Esse resultado revelou que o abandono de embarcações é a maior fonte de contaminação nas áreas de estaleiro na cidade de Belém. De acordo com as Diretrizes de qualidade de sedimentos para metais em ecossistemas de água doce de Buchman (2008), apenas a concentração média do Cu, com 41,0 mg kg-1, no sedimento atingiu valores acima do Threshold Effects Level para o anfípode, Hyallela azteca (28,0 mg kg-1) no estaleiro ABSS. Os demais estaleiros apresentaram médias de Cu que variaram entre 13,3 – 28,3 mg kg-1. Os outros metais apresentaram concentrações médias sempre abaixo do valor de Threshold Effects Level, para o anfípode H. azteca. Espacialmente, os sedimentos que foram coletadas na frente do estaleiro ABSS para a maioria dos metais obtiveram concentrações mais altas em relação aos sedimentos que estavam em contato com o casco da embarcação abandonada, deste estaleiro. Contudo, os sedimentos que foram coletados na frente do estaleiro MS no geral obtiveram concentrações mais baixas em relação aos sedimentos que estavam em contato direto com a embarcação abandonada. Estes que apresentaram com concentrações de Cu (39,0 mg kg-1) e Zn (120,0 mg kg-1) que ultrapassaram o valor de Threshold Effects Level para o anfípode H. azteca. Contudo, o teste estatístico Wilcoxon Rank não atestou diferenças significativas nos sedimentos coletados em frente aos estaleiros com os sedimentos que estavam em contato com as embarcações abandonadas. Os principais elementos que compõem as tintas anti-incrustantes: Cu, Zn obtiveram correlação forte positiva (r = 0,80; p<0,05). A análise de componentes principais (PCA) confirmou a contaminação pelos metais Cu, Zn, Pb, Ni, Li, Fe e Al tem relação mais forte com as atividades em estaleiros e abandono de embarcações do que com as fontes geogênicas ou antropogênicas difusas. O índice de geoacumulação (IGeo) classificou os sedimentos próximos aos estaleiros IS e ABSS, como moderadamente poluídos para o cobre com índices de 2,0 e 2,5, respectivamente. Os demais metais Zn, Ba, Fe e Al nos estaleiros estudados mostram uma contribuição antropogênica por atividades em estaleiros e abandono de embarcações, classificando um ou mais estaleiros como já estando numa situação próxima de um ambiente poluído, para um ou mais metais estudados, com índice de geoacumulação próximo de 2. Os resultados podem apoiar estudos adicionais de contaminação por metais através de atividades em estaleiros e abandono de embarcações, ainda, pode auxiliar na aplicação da gestão de resíduos em estaleiros e cemitérios de navios em todo o mundo.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento metodológico e avaliação de contaminação por HPAs em sedimentos da baia de Guajará
(Universidade Federal do Pará, 2014-03-31) SODRÉ, Silvana do Socorro Veloso; CAVALCANTE, Rivelino Martins; http://lattes.cnpq.br/2253127527012522; CORRÊA, José Augusto Martins; http://lattes.cnpq.br/6527800269860568
Os Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) são poluentes de efeito tóxico, prejudiciais ao meio ambiente e à saúde humana, fazem parte de um grupo de compostos poluentes orgânicos persistentes (POPs), que por suas características tem impactado o ambiente, sendo por esse motivo bastante estudados. Podem estar presentes nas formas particulada, dissolvida e/ou gasosa, estando presentes em diferentes ambientes; solo, sedimento, ar, água, material particulado na atmosfera, organismos e alimentos (Kennish, 2007). As fontes naturais de HPAs incluem atividades vulcânicas, queimadas naturais, exsudação de óleos, além de processos biogênicos. HPAs antrogênicos podem ocorrer pela combustão incompleta de óleos combustíveis (automotores e industriais), queima intencional de madeira e plantações, efluentes domésticos e/ou industriais, drenagens pluviais urbanas, derrames acidentais de óleos e derivados. Hidrofóbicos e lipofílicos, essas substâncias podem ser facilmente adsorvidas em sedimentos, sendo este compartimento um importante reservatório desses poluentes. Para avaliar a presença desses compostos no ambiente, utilizou-se nesse trabalho a Cromatografia Líquida de Alta Eficiência. As amostras utilizadas no desenvolvimento e otimização da metodologia foram coletadas na baia do Guajará (Belém – PA). O presente trabalho constituiu-se dessa forma em um desenvolvimento de um procedimento metodológico (com adaptações e timizações) para quantificar 16 HPAs em 10 pontos na baia do Guajará, Belém – PA, em duas etapas de campo, totalizando 20 amostras analisadas. Na etapa de desenvolvimento do método analítico foram testados sistemas de eluição, polaridade do sistema e fluxo do eluente entre outros. Para validação do método foram avaliados os parâmetros fidelidade, linearidade, limite de detecção, limite de quantificação do método. Razões diagnósticas foram calculadas para identificação das fontes primárias do HPAs encontrados na baia. Foram identificadas, a partir de razões diagnósticas da ΣHPAs BMM/ΣHPAsAMM; Fen/Ant; Flt/Pir; Ant/Σ178; Flt/Σ202; B(a)P/Σ228 e Ind(123cd) pireno/Σ276 as fontes primárias dos 16 HPAs estudados no sedimento da baia. A somatória das concentrações dos HPAs leves na primeira etapa de campo, variou de 132,13 ng.g-1 a 1704,14 ng.g-1, a ΣHPAs dos pesados de 125,82 g.g-1 a 1269,71 ng.g-1 e ΣHPAs totais de 317,84 ng.g-1 a 3117,06 ng.g-1.. Na segunda etapa de campo, as concentrações dos HPAs leves variou de 76,12 ng.g-1 a 1572,80 ng.g-1 ; a ΣHPAs pesados variou entre 213,90 ng.g-1 a 1423,03 ng.g-1, e Σ HPAs totais teve concentrações de 290,02 ng.g-1 a 2995,82 ng.g-1. A partir dos resultados obtidos pode-se classificar a baia do Guajará como moderadamente impactada. A combustão constitui a fonte predominante de HPAs nos sedimentos da baia do Guajará, seguida da combustão de biomassa vegetal e aporte de petróleo e derivados. A maioria dos pontos estudados nesse trabalho, nas duas etapas de campo, apresentaram concentrações de HPAs individuais acima dos VGQS.
Acesso aberto (Open Access)
Evolução dos pântanos da região central da península de Bragança-PA de acordo com as mudanças do nível relativo do mar durante o holoceno
(Universidade Federal do Pará, 2016-12-07) CAMARGO, Paloma Maria Pinto; CORRÊA, José Augusto Martins; http://lattes.cnpq.br/6527800269860568
Esta pesquisa integra dados de geomorfologia, feições sedimentares, pólen, diatomáceas, isótopos, mineralogia, análises químicas e datações C-14 obtidos de testemunhos da Península de Bragança, litoral do Pará. Os dados polínicos indicam que a zona central e topograficamente mais elevada da Península de Bragança foi uma área dominada por manguezais, com ampla expansão de árvores de Avicennia, presença de diatomáceas marinhas, uma tendência de aumento de matéria orgânica sedimentar de origem estuarina e uma assembleia mineralógica formada principalmente por pirita e hematita típica de sedimentos redutores de manguezais entre >6300 e ~4900 cal anos AP. Entre 4900 e 4300 cal anos AP houve uma zona estéril, sem pólen que pode ser interpretada como um brusco desaparecimento da vegetação costeira (manguezal e pântanos salgados). Nesse intervalo ocorrem ainda espécies de diatomáceas marinhas e estuarinas, assim como um aumento na contribuição de matéria orgânica sedimentar de origem marinha e um desaparecimento de minerias tipicamente formados em ambientes redutoes. No Holoceno tardio (<4300 cal anos AP), o local de estudo foi recolonizado por ervas com árvores de Avicennia restritas às bordas da planície herbácea e uma significativa tendência de aumento da contribuição de matéria orgânica de origem terrestre (plantas C4), além da presença de resíduos de diatomáceas de água doce. A composição mineralógica é formada principalmente por minerais típicos de ambientes expostos a intensa evaporação. Nas últimas décadas existe uma tendência de migração dos manguezais por sobre superfícies mais elevadas ocupadas por ervas de metabolismos C3 e C4, assim como um aumento na contribuição de matéria orgânica de origem estuarina e uma tendência de incremento nas concentrações de Sr na superfície (últimos 10 cm). Tais dados sugerem fortemente uma dinâmica dos manguezais e pântanos salgados controlados principalmente pela variação do nível relativo do mar. Provavelmente, o aumento do nível relativo do mar pós-glacial contribuiu significativamente para a implantação e expansão dos manguezais na Península de Bragança com grande impacto na expansão de árvores de Avicennia, diatomáceas marinhas/estuarinas, aumento na contribuição de matéria orgânica de origem estuarina e favorecimento de ambientes adequados para a precipitação por exemplo de pirita. Entre 4900 e 4300 cal anos AP, provavelmente o nível relativo do mar continuou aumentando. Isso causou um aumento na contribuição de espécies de diatomáceas marinhas/estuarinas e matéria orgânica de origem marinha, porém o contínuo aumento do nível relativo do mar na área de estudo afogou os manguezais e vegetações associadas, causando o desaparecimento desses pântanos do local de estudo, e, consequentemente, desfavorecimento das condições de anoxia do substrato que inviabilizou a precipitação de minerais formados por S e Fe. Após 4300 anos, houve um aumento na contribuição de matéria orgânica de origem de plantas C4 terrestre, assim como a presença de fragmentos de diatomáceas de água doce. A composição mineralógica sugere um ambiente árido tipo sabkha. Tais dados sugerem uma diminuição no nível relativo do mar que causou a recolonização por ervas de metabolismos principalmente C4 com presença de árvores de Avicennia apenas nos setores topograficamente mais baixos da planície herbácea. Considerando as últimas décadas, a migração das árvores de Avicennia em direção aos campos herbáceos, assim como a tendência de aumento de matéria orgânica de origem estuarina e nas concentrações de Sr para o topo do testemunho analisado sugerem um aumento no nível relativo do mar.
Acesso aberto (Open Access)
Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos em sedimentos superficiais de sistemas aquáticos amazônicos (Estados do Pará e Amapá)
(Universidade Federal do Pará, 2018-04-13) RODRIGUES, Camila Carneiro dos Santos; DAMASCENO, Flaviana Cardoso; http://lattes.cnpq.br/5206393166659753; CORRÊA, José Augusto Martins; http://lattes.cnpq.br/6527800269860568
Os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HPA) são contaminantes orgânicos ubíquos gerados por processos naturais (digenéticos ou biogênicos) e antropogênicos (pirogênicos ou petrogênicos). Eles são formados principalmente durante a decomposição da matéria orgânica induzida por altas temperaturas. Dezesseis desses HPA são considerados prioritários em estudos ambientais pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (USEPA) devido às suas propriedades tóxicas e carcinogênicas. A maioria dos poluentes, assim como os HPA, persiste nos sedimentos até sua degradação, portanto, os estudos de poluição sedimentar são considerados efetivos em pesquisas sobre contaminação. Os corpos aquáticos que constituem a bacia do Rio Amazonas são habitats de grande diversidade biológica, numerosas espécies de peixes e de moluscos são importantes fontes de alimento para a população ribeirinha e recursos para a indústria alimentar. A poluição desses sistemas aquáticos por HPA pode prejudicar a biota e consequentemente a população e a economia local. Mesmo assim, pouca informação está disponível sobre a poluição por HPA em sistemas aquáticos amazônicos. O objetivo deste estudo foi avaliar os níveis de contaminação por HPA dos sedimentos superficiais da Zona Costeira Amazônica (Belém-PA, Macapá-AP e Santana-AP) através da identificação e quantificação dos HPA, comparação dos níveis de HPA encontrados com áreas próximas e outras partes do mundo, identificação de fontes potenciais de HPA na área estudada, avaliação da qualidade dos sedimentos em relação a esses poluentes e discussão inicial sobre baselines para HPA em sedimentos de sistemas aquáticos amazônicos. Quatorze amostras de sedimentos superficiais foram coletadas ao longo da área urbanizada da Baía de Guajará e do Rio Guamá (Belém-PA); onze amostras ao longo dos canais sinuosos das ilhas do Combú e das Onças, localizadas ainda nos acima referidos corpos aquáticos; dez amostras dentro do rio Aurá que flui para o Rio Guamá; e dezesseis amostras ao longo do Estuário do Rio Amazonas (Macapá e Santana-AP) abrangendo a margem urbanizada e a Ilha de Santana. A concentração total de HPA (ΣHPA) variou de 18,1 a 9905,7 ng g-1 na Baía de Guajará e no Rio Guamá, 3824,2 a 15693,9 ng g-1 no Rio Aurá e 22,2 a 158 ng g-1 no Estuário do Rio Amazonas. De maneira geral, a área estudada pode ser classificada como moderada a altamente contaminada. No entanto, os níveis de HPA obtidos na zona insular estudada são relativamente baixos e podem ser considerados como baselines para esses poluentes em sedimentos de sistemas aquáticos amazônicos. A discriminação das fontes de HPA e seu potencial de toxicidade é necessário para avaliar seus efeitos no meio ambiente. Os HPA são sempre emitidos como uma mistura, e as proporções de concentração molecular relativa são consideradas características de uma dada fonte de emissão. As razões diagnósticas selecionadas e as análises estatísticas mostraram que a combustão de biomassa e de combustíveis fósseis são a principal origem dos HPA. Embora a origem pirogênica seja a principal fonte, não podemos ignorar que existe uma mistura de HPA de diferentes fontes, as atividades portuárias e petroquímicas são fontes menores desses contaminantes para a área de estudo. Os dados indicaram a existência de fontes pontuais e um transporte relativamente restrito dos HPA. As diretrizes de qualidade de sedimento (SQGs) baseadas em limiares de toxicidade foram utilizadas para classificar a toxicidade das amostras de sedimentos e, consequentemente, os potenciais efeitos biológicos adversos. A avaliação do risco ecológico indicou que os HPA nos sedimentos devem: na margem urbanizada da Baía de Guajará e do Rio Guamá, assim como no Rio Aurá, ocasionalmente causar efeitos à biota, como danos agudos; nas ilhas do Combú e da Onças, não oferecer estresse biológico ou danos potenciais; e no Estuário do Rio Amazonas, não ocasionar nenhum efeito adverso sobre os organismos, mas a presença de dibenzo[a,h]antraceno e benzo[a]pireno, considerados poderosos agentes cancerígenos, neste sistema aquático merece atenção.
Acesso aberto (Open Access)
Hidróxidos duplos lamelares e sílica gel à base de escória de alto forno, com ênfase na aplicação do HDL na catálise do óleo essencial de Conobea scoparioides da região Amazônica
(Universidade Federal do Pará, 2012-12-03) REBELO, Monaliza Maia; CORRÊA, José Augusto Martins; http://lattes.cnpq.br/6527800269860568
Hidróxidos duplos lamelares (HDLs) e sílica gel foram obtidos a partir do resíduo siderúrgico escória de alto forno (EAF), proveniente do município de Marabá-PA. A EAF quando digerida em HCl resultou em duas fases. A fase solúvel (solução EAF) foi usada para sintetizar os HDLs, enquanto a fase sólida foi caracterizada por diferentes técnicas. Os HDLs foram sintetizados por coprecipitação a pH crescente, misturando uma solução aquosa de NaOH com a solução EAF e MgCl2.6H2O, estabelecendo uma razão molar teórica Mg/Al=3,5. As variáveis de síntese investigadas foram a temperatura (30 e 45 ºC) e o pH (9 e 12). Os HDLs mostraram estrutura semelhante à da hidrotalcita. Os HDLs sintetizados a 30 ºC mostraram características do sistema Mg-Al-CO3 enquanto os sintetizados a 45 °C foram pertencentes ao sistema Mg-Al-Cl-CO3. Os valores de pH influenciaram diretamente no estrutura cristalina dos HDLs. Aqueles sintetizados em maiores valores de pH apresentaram maior grau de ordenamento estrutural e maiores valores dos parâmetros a e c da cela unitária e do espaçamento basal d(003), além de possuírem maior teor de Mg. A fase sólida resultante da digestão ácida da EAF, codificada como EAF-sílica, mostrou caráter amorfo, típico de sílica amorfa. A EAF-sílica apresentou propriedades semelhantes as das sílicas comerciais como elevada pureza, com um percentual mássico de 99,65% de SiO2, em base livre de umidade. Ela mostrou uma elevada área específica (282 m2/g); alta afinidade por água fisisorvida (12,27%) e elevada quantidade de água de constituição (6,18%). Possui partículas de tamanhos extremamente finas, formando aglomerados de tamanhos variados, alguns menores que 1 μm, com morfologia típica de material poroso. As partículas de EAF-sílica apresentaram distribuição granulométrica unimodal e boa homogeneidade, com diâmetro médio D50 das suas partículas igual a 7,0 μm. Com o propósito de encontrar uma aplicação para os HDLs à base de EAF, a hidrotalcita EAF-HDL-4, pertencente ao sistema Mg-Al-Cl-CO3, com razão molar Mg/Al: 3,2 e morfologia porosa, foi avaliada como catalisador na conversão entre os constituintes majoritários do óleo essencial de C. scoparioides, uma erva aromática da região amazônica conhecida como pataqueira. A EAF-HDL-4 mostrou forte influência na conversão entre α-felandreno, ρ-cimeno, éter metílico do timol e timol, com elevada seletividade para a formação de timol. A EAF-HDL-4 em contato com a amostra do óleo em EtOH não mostrou atividade catalítica significativa. No entanto, nas amostras do óleo em EtOH: água observou-se uma tendência decrescente do percentual de α-felandreno, ρ-cimeno e éter metílico do timol, com o aumento da quantidade de água, enquanto que o percentual do timol foi aumentado. Verificou-se que, nas amostras analisadas após o contato com a EAF-HDL-4, o percentual de timol estava acima daqueles contidos nas respectivas amostras controle, estando acrescido de valores entre 2,69% a 86,75%. Com base nesses dados, sugere-se que a conversão entre os constituintes majoritários foi favorecida pela ação da água e catalisada pela EAF-HDL-4. Nós propomos que tanto o α-felandreno e o ρ-cimeno como o éter metílico do timol se converteram a timol, aumentando o percentual deste, que no óleo essencial de C. scoparioides era 41,62% e após o contato com o HDL passou para um percentual de até 95,02% de timol.
Acesso aberto (Open Access)
Otimização da síntese de estruvita e seus análogos visando a recuperação de fósforo, magnésio, nitrogênio e potássio de águas residuais
(Universidade Federal do Pará, 2020-03-13) MEIRA, Rose Caldas de Souza; PAZ, Simone Patrícia Aranha da; 5376678084716817; CORRÊA, José Augusto Martins; 6527800269860568
Águas residuais domésticas e industriais, brutas ou minimamente tratadas, são ricas em macro nutrientes que podem causar eutrofização se forem lançadas sem tratamento no meio ambiente. Atualmente, os esgotos domésticos têm sido estudados como fontes de matéria prima para recuperação de nutrientes, a exemplo da precipitação de estruvita. A estruvita é um fosfato de amônio-magnésio hexahidratado (NH4MgPO4.6H2O) formado em proporções equimolares em meios aquosos e alcalinos. Dependendo das condições físico-químicas de formação (concentração dos íons, pH e temperatura) pode ocorrer a precipitação tanto de estruvita quanto das chamadas estruvitas análogas, com diversas possibilidades de substituições isomórficas. O presente trabalho teve como objetivo a síntese, a caracterização e a otimização da cristalização de estruvitas e seus análogos para recuperação de nutrientes de águas residuais provenientes de soluções contendo magnésio (MgCl2.6H2O), fósforo (K2HPO4) e nitrogênio (NH4Cl); e também realizar a quantificação mineralógica das fases da estruvita, o detalhamento dos aspectos cristaloquímicos, incluindo a determinação da fórmula química da melhor condição de síntese obtida usando o método de refinamento combinado Rietveld e Padrão Interno do programa Fullprof com a interface gráfica FULL. Foram realizados os planejamentos estatísticos: I – Diagrama de árvore e o II - Fatorial Completo 23 (DOE), duplicado com quatro pontos centrais usando metodologia de superfície resposta e função desejabilidade global para estabelecer as respostas mais significantes para o rendimento de estruvita. Os fatores estudados foram pH (10, 11 e 12), concentração de fósforo (100, 200 e 300 mg L-1) e razão molar Mg:P:N (1:1:1; 1:1:1,5; 1:1:2), com três variáveis resposta: (1) variação de entalpia (ΔH) dos picos de decomposição dos produtos de síntese por calorimetria exploratória diferencial (DSC); (2) percentural de transmitância do infravermelho (% T – IR) na posição 1073,17, referente a banda de estiramento assimétrico da ligação P–O do fosfato (PO4 3-) e (3) percentual de variação de perda de massa total (Δm %) por termogravimetria (TG). Os fatores mais significantes foram pH = 10, concentração de P = 300 mg L-1 e razão molar (Mg:P:N) = 1:1:2. A condição mais propicia para a precipitação de estruvita, denominada condição 01 e duplicada (A, B, C e D), foi mais detalhadamente investigada. Para esta condição, foi realizado o refinamento Rietveld. Essa técnica comprovou que as estruvitas geradas foram do tipo análogas com substituição de amônio (NH4 +) pelo íon potássio (K+). Foi quantificado 20,34% de estruvita e 79,66% de estruvita análoga (K-estruvita). A quantificação mineralógica foi realizada pelo método de refinamento Rietveld combinado com método Padrão Interno, os dados obtidos foram: 74,3% de estruvita análoga, 16,6% de estruvita e 9,1% de material amorfo. Os resultados foram corroborados pelas técnicas analíticas XRF, SEM / EDS, DSC / TG, FTIR e SSABET que se mostraram eficientes para a confirmação das múltiplas fases identificadas em estruvitas análogas reveladas pelo refinamento Rietveld.
Acesso aberto (Open Access)
Síntese conjunta de zeólita A-hidróxidos duplos lamelares a partir de rejeitos da indústria mineral como adsorverdor de corantes
(Universidade Federal do Pará, 2018-06-29) SILVA, Liliane Nogueira da; MORAES, Dorsan dos Santos; http://lattes.cnpq.br/0042246809975347; CORRÊA, José Augusto Martins; http://lattes.cnpq.br/6527800269860568
Para a síntese da mistura Zeólita A-HDL foram utilizados como materiais de partida dois rejeitos da indústria mineral: um proveniente da produção de concentrado de cobre oriundo da mina do Sossego região de Carajás, sudeste do Estado do Pará; o outro do beneficiamento de caulim oriundo da região do Rio Capim, nordeste do Estado do Pará. Os rejeitos foram primeiramente ativados por lixiviação ácida e calcinação. A síntese ocorreu em duas etapas: primeiro a síntese do HDL por coprecipitação e banho hidrotérmico, com posterior adição de metaculim para síntese da zeólita A. Os parâmetros avaliados foram: razão molar Mg/Fe, relação mássica Zeólita A-HDL e tempo de reação, dividido em três experimentos. As amostras sintetizadas foram caracterizadas por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura acoplado a espectroscopia de dispersão de energia de raios X (MEV/EDS), análise térmica (ATG), espectroscopia na região do infravermelho (EIV), distribuição de tamanho de partícula (DTP), fisissorção de N2 e ponto de carga zero (PCZ). Após a caracterização, a mistura foi aplicada na adsorção dos corantes violeta cristal (VC) e azul de metileno (AM). A melhor condição de síntese testada ocorreu com razão molar teórica Mg/Fe igual a 3, relação mássica zeólita A-HDL de 7:1 e tempo de reação de 6 horas. A difração de raios X detectou fases de elevada ordem estrutural que foram quantificadas pelo método Rietveld, em: 90,57 zeólita A, 9,21 piroaurita e 0,22 anatásio (% massa). Foram feitos testes de adsorção utilizando-se diversos corantes e a Zeólita A-HDL apresentou maior eficiência na remoção dos corantes VC e AM quando comparada a uma zeólita comercial utilizada com esta finalidade, o que ocorreu em multicamadas. A cinética de adsorção do AM obteve melhor correlação com o modelo de pseudosegunda ordem. O estudo termodinâmico mostrou que a 25 °C o processo de adsorção apresenta-se favorável e espontâneo. A entalpia indica uma reação exotérmica, com liberação de energia e classificada como fisissorção. A dessorção dos corantes, mostrou que a melhor proporção dos solventes é 50% H2O:50% Etanol, dessorvendo 100% do corante. A regeneração térmica da ZA-HDL mostrou-se eficaz, possibilitando sua reutilização após tratamento térmico.
Acesso aberto (Open Access)
Síntese e caracterização de hidróxidos duplos lamelares a partir da lama vermelha
(Universidade Federal do Pará, 2011-08-30) CUNHA, Márcia Valéria Porto de Oliveira; CORRÊA, José Augusto Martins; http://lattes.cnpq.br/6527800269860568; http://lattes.cnpq.br/6527800269860568
A adsorção, processo no qual sólidos de origem natural ou sintética são usados na retenção de metais, apresenta-se como um método alternativo ao tratamento de efluentes, pois alia baixo custo com alta capacidade de retenção de metais. O emprego de hidróxidos duplos lamelares, obtidos a partir da lama vermelha, como adsorventes apresenta vantagem de não conduzir a geração de um novo resíduo após a etapa de adsorção. Este estudo foi dividido em quatro partes, sendo que o objetivo de cada uma foi: sintetizar e caracterizar os HDLs formados a partir da lama vermelha; investigar os ânions que fazem parte da estrutura interlamelar; investigar os íons incorporados na estrutura e sua estabilidade térmica; avaliar a capacidade de adsorção através dos HDLs na remoção de íon Cr (VI) em solução aquosa. Para a síntese e caracterização foram realizados seis experimentos, no qual foi variado o tempo de gotejamento (3, 5 e 7 h) e o tempo de banho hidrotérmico (5, 10, 20, 30 e 60 dias); a temperatura do banho hidrotérmico; a razão molar e o pH. Neste estudo observou-se que os HDLs formados apresentaram boa cristalinidade, parâmetros da cela unitária a e c e valores de espaçamento basal similares aos encontrados na literatura. Para a investigação dos ânions intercalados foram utilizados razões molares com valores próximos a 1:1 (M3+/M2++M3+). Para este estudo não foi tomada nenhuma precaução para evitar o contato com CO2 atmosférico e, conseqüentemente, alguns íons carbonatos foram introduzidos nas amostras. Para o HDL sintetizado na temperatura ambiente (298 K), foi favorecida a intercalação do ânion carbonato no espaço interlamelar, provavelmente pela captura do CO2 da atmosfera. No caso do HDL sintetizado na temperatura de 330 K, favoreceu o ânion cloreto no espaço interlamelar. Para a investigação dos íons incorporados na estrutura foram estudadas diferentes relações de cátions (MII/MII+MIII). Os HDLs com maior razão molar Mg2+/(Al3+ + Fe3+) apresentaram-se mais cristalinos e com maiores valores de espaçamento basal. A decomposição dos HDLs sintetizados ocorreu em três etapas, sendo que na primeira e na segunda etapa (25-100°C e 100-235ºC) ocorre à evaporação da água adsorvida e a eliminação da água de intercalação, respectivamente. Na terceira etapa (235-410°C) ocorre a desidroxilação das lamelas e decomposição dos ânions. Uma quarta fase de decomposição pode ser aqui sugerida, que corresponderia a perda de espécies aniônicas voláteis (Cl-, CO3 2-) ou espécies não voláteis nas quais os ânions estão incluídos na formação de óxidos de metais mistos. Os HDLs sintetizados em laboratóro e seu sistemático comportamento na adsorção do Cr(IV) foram estudados em experimentos de batelada. Os efeitos dos parâmetros pH, concentração de Cr(VI) e razão olar MII/MII são aqui relatados. As condições ótimas de de pH e razão molar para a adsorção máxima foram encontradas na faixa de pH entre 4.0 e 6,0 e entre a razão molar de 3:1 a 4:1 respectivamente.
Acesso aberto (Open Access)
Síntese e caracterização do material hidrotalcita-hidroxiapatita e sua aplicação na reação de transesterificação do óleo de soja
(Universidade Federal do Pará, 2016-11-28) PEREIRA, Patricia Magalhães; CORRÊA, José Augusto Martins; http://lattes.cnpq.br/6527800269860568
O desenvolvimento de novos materiais com propriedades distintas (ácido-base, compósitos, híbridos, entre outros) aliado em um único produto podem apresentar um desempenho relevante quanto à aplicação em processos de catálise. A hidrotalcita caracterizada por possuir alta área superficial e caráter básico, e a hidroxiapatita por possuir capacidade de troca iônica e caráter anfótero, podem ser sintetizadas como único material com potencial catalítico para a reação de transesterificação do óleo de soja, esta coexistência de fases em um único material representa uma nova forma de síntese com a vantagem de utilizar uma rota eficiente, de baixo custo e com diminuição no processo energético. Neste contexto, o objetivo geral deste trabalho é a síntese do material HT-HAp utilizando o método de co-precipitação e homogeneização em banho ultrassônico (2h/40°C), pH =10, envelhecimento (24h), filtragem e secagem (24h/80°C). Os materiais foram sintetizados variando a razão molar Mg/Al = 3, 1 e 0,33 e mantendo a razão Ca/P = 1,67. Para efeito de comparação foram sintetizados os materiais HT e HAp e calcinado o material com razão Mg/Al = 3 à temperaturas de 500 °C e 900 °C. Os ensaios catalíticos foram realizados nas seguintes condições reacionais: Tempo (4h), Temperatura (180°C), razão óleo: álcool (1:12) e 2,5% p/p do material. A caracterização físico química foi realizada por diferentes técnicas analíticas: Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia na Região do Infravermelho (FTIR), Microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise química por EDS, Análise Térmica (TGA/DTA), Análise Superficial (BEHT/BHJ). A atividade catalítica foi analisa pela aplicação dos testes de Hammett (Qualitativa e Quantitativo) e Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio (RMN 1H). O espectro de DRX apresentou os planos basais típicos da fase HT (003) (006) (009) (110) (113) e da fase HAp (002) (211) (300) (202) (213) (222), na razão Mg/Al = 1 e 0,33 houve o aparecimento da manasseita, polítipo da hidrotalcita. Os parâmetros de rede e o Volume da cela unitária calculados foram característicos das fases identificadas. A HT e Hap apresentaram morfologia lamelar e granular, e nos materiais HTHAp há presença de ambas as formas. As fases HT e HAp presentes nos materiais HTHAp apresentaram razões catiônicas de Mg/Al ~ 2 e Ca/P ~ 1,5, respectivamente. O espectro FTIR registrou as bandas características da HT e da HAp (OH-, CO3 2-, PO4 3- e a H2O). Os materiais apresentaram eventos de perda de massa endotérmico, com aparecimento de picos exotérmicos no material 0,33HTHAp, foram registados os eventos de desidratação, desidroxilação e descarbonatação. Os materiais apresentaram caráter básico na faixa de pKBH entre 6,8 e 9,8. Todos os materiais apresentaram a conversão do óleo de soja em mono ésteres (biodiesel) e no material 1HTHAp foi registrada a melhor taxa de conversão (70%).
Acesso aberto (Open Access)
Transformação de rejeitos de lavagem de bauxita em hidróxidos duplos lamelares e óxidos mistos para aplicações e remediação ambiental.
(Universidade Federal do Pará, 2024-08-05) NASCIMENTO, Renata de Sousa; FIGUEIRA, Bruno Apolo Miranda; http://lattes.cnpq.br/6852513231905237; https://orcid.org/0000-0002-0507-8662; CORRÊA, José Augusto Martins; http://lattes.cnpq.br/6527800269860568
Na presente tese os resíduos de lavagem de bauxita foram explorados como precursor de baixo custo para a preparação de um nanonoadsorvente formado de hiodróxido duplo em camada (HDL) semelhante à piroaurita (Mg-Fe-Al-NO3). Posteriormente esse HDL precursor foi calcinado para se obter óxidos metálicos mistos (MMO) e codificado como CLDH-X, onde X representa a temperatura de calcinação. O HDL foi sintetizado pelo método clássico de co-precipitação a partir de uma solução rica em cátions trivalentes Fe3+ e Al3+ obtida após a digestão ácida do rejeito de lavagem de bauxita. Os materiais sintéticos HDL e CLDH-X foram caracterizados estrutural e morfologicamente por difração de raios X (DRX), espectroscopia de infravermelho (FTIR) e Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM) e medidas de área superficial específica (método BET). O primeiro material foi testado para remoção de eritrosina B (EB) de soluções aquosas, enquanto o segundo foi aplicado na adsorção de ponceau 4R (P4R). O efeito da temperatura , da dosagem do adsorvente, pH, tempo de contato, e concentração inicial foram investigados. O HDL provou ser adequado para remoção rápida e eficiente de EB. Na verdade, quase a adsorção completa do corante na piroaurita nanoestruturada ocorreu nos primeiros 20 min levando a uma capacidade de adsorção (qe) igual a 94,25 mg/g para uma área superficial específica de 81 m2/g. Sua taxa de remoção de corante (porcentagem) aumentou de 89% para 93% à medida que a temperatura aumentou de 308 K para 328 K. Paralelo aos experimentos de adsorção, usando CLDH-X, se investigou o efeito memória sofrido por esses óxidos mistos e como essa regeneração estrutural afeta diretamente na remoção do P4R. Ambos os CLDH-X apresentaram excelente desempenho na adsorção do P4R. O CLDH-400 obteve taxa de remoção de 99% em apenas 30 min de tempo de contato mas logo foi drasticamente reduzido quando a solução do corante foi aquecida 313 K, em apenas 60 min a taxa de remoção chegou a 99,5%. A excelente capacidade de adsorção do CLDH-400 foi influenciada principalmente pelo efeito memória. Por outro lado, os MMOs quando expostos a condições atmosféricas também regeneram suas estruturas e esse mesmo fenômeno interferiu de forma negativa nos experimentos de adsorção, fazendo com que a eficiência na remoção caísse aproximadamente 40%. Os resultados sugerem que tanto o HDL, como os óxidos metálicos mistos são adsorventes promissores e materiais úteis no tratamento de águas contaminadas por corantes sintéticos.

Navegar

Navegando Teses em Geologia e Geoquímica (Doutorado) - PPGG/IG por Orientadores "CORRÊA, José Augusto Martins"