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https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16966
Tipo: | Tese |
Data do documento: | 5-Ago-2024 |
Autor(es): | NASCIMENTO, Renata de Sousa |
Primeiro(a) Orientador(a): | CORRÊA, José Augusto Martins |
Primeiro(a) coorientador(a): | FIGUEIRA, Bruno Apolo Miranda |
Título: | Transformação de rejeitos de lavagem de bauxita em hidróxidos duplos lamelares e óxidos mistos para aplicações e remediação ambiental. |
Agência de fomento: | CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior |
Citar como: | NASCIMENTO, Renata de Sousa. Transformação de rejeitos de lavagem de bauxita em hidróxidos duplos lamelares e óxidos mistos para aplicações em remediação ambiental. Orientador: José Augusto Martins Corrêa. Coorientador: Bruno Apolo Miranda Figueira. 2024. xiii. 98 f. Tese (Doutorado em Geoquímica e Petrologia) - Universidade Federal do Pará, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica, Belém, 2024. Disponível em:https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16966 . Acesso em:. |
Resumo: | 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. |
Abstract: | In the present thesis, bauxite washing wast were explored as a low-cost precursor for the preparation of a layered double hydroxide (LDH) nanoadsorbent similar to pyroaurite (Mg-Fe-Al-NO3). Subsequently, this LDH precursor was calcined to obtain the so-called mixed metal oxides (MMO) and encoded as CLDH-X, where X represents the calcination temperature. The LDH was synthesized by the classical co-precipitation method from a solution rich in trivalent cations Fe3+ and Al3+ obtained after acid digestion of the bauxite wash tailings. The synthetic materials HDL and CLDH-X were characterized structurally and morphologically by X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR) and Raman, scanning electron microscopy (SEM), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and specific surface area measurements (BET method). The first material was tested for the removal of erythrosine B (EB) from aqueous solutions, while the second was applied for the adsorption of ponceau 4R (P4R). Effect of temperature, adsorbent dosage, pH, contact time, and initial concentration were investigated. LDH has proven to be suitable for rapid and efficient removal of EB. In fact, almost complete adsorption of the dye onto the nanostructured pyroaurite occurred within the first 20 min leading to an adsorption capacity (qe) equal to 94.25 mg/g for a specific surface area of 81 m2/g. Its dye removal rate (percentage) increased from 89% to 93% as the temperature increased from 308 K to 328 K. Parallel to the adsorption experiments, using CLDH-X, the so-called memory effect suffered by these mixed oxides was investigated and how this structural regeneration directly affects the removal of P4R. Both CLDH-X showed excellent performance in P4R adsorption, CLDH-400 achieved a removal rate of 99% in just 30 min of contact time, while CLDH-600 achieved a removal rate of 98% in 240 min. This contact time was drastically reduced when the dye solution was heated to 313 K, in just 60 min the removal rate reached 99.5%. It could be inferred that the excellent adsorption capacity of CLDH-400 was mainly influenced by the memory effect. On the other hand, this same phenomenon negatively interfered in the adsorption experiments, causing the removal efficiency to drop by approximately 40%. The results suggest that both HDL and mixed metal oxides are promising adsorbents and useful materials in the treatment of water contaminated by synthetic dyes. |
Palavras-chave: | Rejeitos de lavagem de bauxita Hidóxido duplo lamelar Óxidos metálicos mistos Remediação ambiental Adsorção |
Área de Concentração: | GEOQUÍMICA E PETROLOGIA |
Linha de Pesquisa: | MINERALOGIA E GEOQUÍMICA |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Pará |
Sigla da Instituição: | UFPA |
Instituto: | Instituto de Geociências |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
Fonte: | 1 CD-ROM |
Aparece nas coleções: | Teses em Geologia e Geoquímica (Doutorado) - PPGG/IG |
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