00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC
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Tipo: Tese
Título: Estudo das modificações em HDL-MgFe e produzidos por diferentes rotas sintéticas : análise da capacidade de adsorção
Título(s) alternativo(s): Study of structural changes in HDL-MgF produced by different synthetic routes: analysis of adsorption capacity
Autor(es): Silva, Anamália Ferreira da
Primeiro Orientador: Meili , Lucas
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Duarte, José Leandro da Silva
metadata.dc.contributor.referee1: Dornelas, Camila Braga
metadata.dc.contributor.referee2: Cadaval Júnior, Tito Roberto Sant’anna
metadata.dc.contributor.referee3: Freire, José Teixeira
Resumo: Hidróxidos Duplos Lamelares (HDLs) são comumente aplicados como adsorventes para remover contaminantes em matrizes aquosas. Contudo, os métodos químicos de sintetizar os HDLs podem promover variações em sua estrutura. Este trabalho, investigou como a área superficial, espaçamento basal e cristalinidade, parâmetros importantes para a dinâmica de adsorção, são modificados pelo uso de diferentes rotas sintéticas para produzir HDL-MgFe. Assim, os pós de HDLs sintetizados por coprecipitação a pH variável (CV) e a pH constante (CC), síntese hidrotérmica (HC), hidrotérmica por gotejamento (HCG), coprecipitação seguido de hidrotérmica (CCH), vibração ultrassônica (UHC) e radiação micro-ondas (MHC) foram analisados por meio das técnicas de Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FT-IR), adsorção-dessorção de N2, Potencial Zeta e Ponto de Carga Zero (PCZ). A capacidade de adsorção foi quantificada pelos resultados de remoção dos seguintes adsorvatos: Nitrato, Rifampicina e 17-α-metiltestosterona. O efeito do pH, dose do adsorvente, cinética e equilíbrio de adsorção foram investigadas com base nos melhores resultados da caracterização e Análise do Ciclo de Vida (ACV), posteriormente a termodinâmica do processo foi analisada. O tratamento hidrotérmico aumentou a cristalinidade e o espaçamento basal. A área de superfície variou de 49,5 a 84,0 m2 .g-1 , as isotermas classificaram os materiais em mesoporos. Todos os materiais sintetizados demonstraram baixa seletividade para a molécula de 17-α- metiltestosterona, no entanto, a afinidade para o Nitrato e a Rifampicina aumentou significativamente nos métodos de CC (69,77, 67,78%), UHC (76,63, 82,71%) e MHC (74,57, 82,50%), respectivamente. A ACV simplificada mostrou que a amostra CC apresentou menor impacto ambiental para acidificação, mudança climática, eutrofização e toxicidade humana. O modelo de pseudo segunda ordem foi o que melhor explicou a cinética de adsorção para os métodos CC, HC e UHC. O Modelo de Langmuir ajustou-se melhor a curvas de adsorção para CC, HC e UHC. Os dados termodinâmicos indicam processo exotérmico e espontâneo para CC e HC e, em UHC, como endotérmico. Os espectros de FTIR, antes e depois da adsorção, sugeriram que o nitrato foi adsorvido por interações eletrostática em ambos os métodos, bem como por interações de troca aniônica dos grupos hidroxilas em HC e UHC. Dessa forma, os materiais produzidos demonstram aplicabilidade como adsorventes para remoção de poluentes em matriz aquosa, possibilitando o direcionamento para captura de compostos específicos a depender da rota sintética escolhida.
Abstract: Double Lamellar Hydroxides (LDHs) are commonly applied as adsorbents to remove contaminants in aqueous matrices. However, chemical methods for synthesizing LDHs can promote variations in their structure. This work investigated how the surface area, basal spacing and crystallinity, important parameters for the adsorption dynamics, are modified using different synthetic routes to produce LDH-MgFe. Thus, the synthesis by coprecipitation at variable pH (CV) and at constant pH (CC), hydrothermal synthesis (HC), drip hydrothermal (HCG), coprecipitation followed by hydrothermal (CCH), ultrasonic vibration (UHC) and microwave radiation (MHC) were analyzed using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier Transform infrared spectroscopy (FTIR), N2 adsorption- desorption, Zeta Potential, Point of Zero Charge (PZC). The adsorption capacity was quantitatively measured by the results of removal of the following adsorbates: Nitrate, Rifampicin and 17-α-methyltestosterone. The effect of pH, adsorbent dose, kinetics, and adsorption equilibrium were investigated based on the best results of characterization and Life Cycle Analysis (LCA), later the thermodynamics of the process was analyzed. Thus, the physical structure and typical bands of LDHs were formed in all methods. Hydrothermal treatment increased crystallinity and basal spacing. The surface area varied from 49.5 to 84.0 m2 g -1, the isotherms classified the materials in mesopores. 17-α-methyltestosterone showed low selectivity, however, the affinity for Nitrate and Rifampicin increased significantly in CC (69.77, 67.78%), UHC (76.63, 82.71%) and MHC (74.57, 82.50%), respectively. The simplified LCA showed that the use of the CC method presented the lowest environmental impacts for acidification, climate change, eutrophication, and human toxicity. The pseudo-second order model was the one that best explained the adsorption kinetics for the CC, HC and UHC methods. The Langmuir model best fitted the adsorption curves for CC, HC and UHC. The thermodynamic data indicate exothermic and spontaneous process for CC and HC and, in UHC, as endothermic reaction. The spectra IR, before and after adsorption, suggested that the nitrate was adsorbed by electrostatic interactions in both methods, as well as by anion exchange interactions of the hydroxyl groups in HC and UHC. Therefore, the materials produced demonstrate applicability as adsorbents for the removal of pollutants in an aqueous matrix, allowing the targeting of specific compounds to be captured, depending on the synthetic route chosen.
Palavras-chave: Hidróxidos duplos lamelares
Contaminantes aquáticos
Remoção
Double lamellar hydroxides
Aquatic contaminants
Removal
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Materiais
Citação: SILVA, Anamália Ferreira da. Estudo das modificações em HDL-MgFe e produzidos por diferentes rotas sintéticas : análise da capacidade de adsorção. 2023. 148 f. Tese (Doutorado em Materiais) - Programa de Pós-Graduação em Materiais, Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2022.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/12527
Data do documento: 5-mai-2022
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