00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IQB - Instituto de Química e Biotecnologia Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IQB
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Tipo: Dissertação
Título: Síntese do compósito magnético Fe3O4/HDL-MgAl e seus materiais precursores para remoção adsortiva de verde malaquita em meio aquoso
Título(s) alternativo(s): Synthesis of Fe3O4/LDH-MgAl magnetic composite and its materials precursors for adsorptive removal of malachite green in aqueous solution
Autor(es): Sá, Ícaro Mychel Gomes Leite de
Primeiro Orientador: Zanta, Carmem Lúcia de Paiva e Silva
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Duarte, José Leandro da Silva
metadata.dc.contributor.referee1: Díaz, Joan Manuel Rodríguez
metadata.dc.contributor.referee2: Barbosa, Cintya D'angeles do Espirito Santo
Resumo: A remoção de poluentes emergentes (PEs) em águas residuais, subterrâneas e superficiais, aliada a crescente demanda por níveis mais elevados de abastecimento, têm levado a comunidade científica a buscar novos materiais e metodologias mais eficientes, para o tratamento de água contendo os PEs. Diversas metodologias têm se mostrado promissoras, dentre as quais, a adsorção - uma tecnologia empregada de forma eficiente para a remoção desses poluentes. Muitos estudos têm buscado desenvolver novos materiais adsorventes capazes de serem regenerados e reutilizados durante vários ciclos. Nesse sentido, os Hidróxidos Duplos Lamelares (HDLs), já possuem papel bem estabelecido em estudos voltados à remoção de poluentes via adsorção. Por outro lado, sua associação com outros materiais, na formação de compósito, tem objetivado reduzir algumas desvantagens desse material, a exemplo, o processo final de separação adsorvente/solução. Dentro deste contexto, este projeto tem como objetivo sintetizar um compósito baseado em um Hidróxido Duplo Lamelar (HDL) e Fe3O4 (Fe3O4/HDL-MgAl), para atuar na adsorção em meio aquoso do corante verde malaquita (VM). Na adsorção/dessorção de N2 pelo método BET, foi observado um aumento da área superficial, além da diminuição do volume e tamanho dos poros do Fe3O4/HDL-MgAl, comparado aos seus precursores, Fe3O4 e HDL-MgAl. Foi evidenciado, na Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS), a composição elementar do compósito Fe3O4/HDL-MgAl, bem como os constituintes elementares dos seus precursores. Através da Espectroscopia do Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), foram observadas regiões características de ligações e vibrações OH, MgO, Fe-O do Fe3O4, HDL-MgAl e Fe3O4/HDL-MgAl, relatados na literatura. Para a Espectroscopia Raman, o Fe3O4 não apresentou polarizabilidade suficiente para gerar sinal, diferente do observado no HDL-MgAl e o Fe3O4/HDL-MgAl, onde apresentaram sinais similares entre si. Na Difração de Raio-X, os picos característicos do HDL-MgAl não foram observados no compósito Fe3O4/HDL-MgAl, indicando assim, um recobrimento do HDL-MgAl pelo Fe3O4. Os valores de pH do Ponto de Carga Zero (pHpcz) do Fe3O4, HDL-MgAl e Fe3O4/HDL-MgAl foram 6,67; 8,80 e 7,09, respectivamente, suscitando a presença de uma ínfima alteração do pHpcz do compósito, indicando ainda, a presença do HDL-MgAl em pequenas quantidades. No processo adsortivo, foi utilizado o verde malaquita como poluente, atingindo valores de quantidade adsorvida no equilíbrio (qe) de 198,94 e 172,13 mg g-1 para o HDL-MgAl e o Fe3O4/HDL-MgAl, respectivamente. Além disso, para os três materiais, o modelo de pseudo-primeira ordem, no estudo cinético, foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais. Ademais, por intermédio dos dados das isotermas de adsorção, foi observado um melhor ajuste ao modelo de Sips, frente aos outros modelos utilizados neste estudo. Embora o HDL-MgAl e o compósito (Fe3O4/HDL-MgAl) tenham apresentado excelente eficiência para a remoção do poluente, a diferença ficou no processo operacional, uma vez que para o Fe3O4/HDL-MgAl a recuperação do adsorvente, depois do processo, foi facilitada via aplicação de campo magnético.
Abstract: The removal of emerging pollutants (EPs) in wastewater, groundwater and surface water, combined with the growing demand for higher levels of supply, has led the scientific community to seek new materials and more efficient methodologies for the treatment of water containing PEs. Several methodologies have been shown to be promising, including adsorption - a technology used efficiently to remove these pollutants. Many studies have sought to develop new adsorbent materials capable of being regenerated and reused during several cycles. In this sense, the Double Lamellar Hydroxides (LDHs) already have a well-established role in studies aimed at removing pollutants via adsorption. On the other hand, its association with other materials, in the formation of composite, has aimed to reduce some disadvantages of this material, for example, the final process of adsorbent/solution separation. Within this context, this project aims to synthesize a composite based on a Double Lamellar Hydroxide (LDH) and Fe3O4 (Fe3O4/LDH-MgAl), to act in the adsorption in aqueous medium of malachite green dye (MG). In the adsorption/desorption of N2 by the BET method, an increase in the surface area was observed, in addition to a decrease in the volume and pore size of Fe3O4/LDH-MgAl, compared to its precursors, Fe3O4 and LDH-MgAl. In Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), the elemental composition of the Fe3O4/LDH-MgAl composite was evidenced, as well as the elemental constituents of its precursors. Through Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), characteristic regions of OH, MgO, Fe-O bonds and Fe3O4, LDH-MgAl and Fe3O4/LDH-MgAl, reported in the literature, were observed. For Raman spectroscopy, Fe3O4 did not show enough polarizability to generate a signal, different from what was observed in LDH-MgAl and Fe3O4/LDH-MgAl, where they presented similar signals to each other. In X-Ray Diffraction, the characteristic peaks of LDH-MgAl were not observed in the Fe3O4/LDH-MgAl composite, thus indicating a coating of LDH-MgAl by Fe3O4. The pH values of the Zero Charge Point (pHzcp) of Fe3O4, LDH-MgAl and Fe3O4/LDH-MgAl were 6.67; 8.80 and 7.09, respectively, eliciting the presence of a slight alteration in the pHzcp of the composite, also indicating the presence of LDH-MgAl in small amounts. In the adsorptive process, malachite green was used as a pollutant, reaching equilibrium adsorbed amounts (qe) of 198.94 and 172.13 mg g-1 for LDH-MgAl and Fe3O4/LDH-MgAl, respectively. Furthermore, for the three materials, the pseudo-first order model, in the kinetic study, was the one that best fit the experimental data. Furthermore, through the adsorption isotherm data, a better fit to the Sips model was observed, compared to the other models used in this study. Although LDH-MgAl and the composite (Fe3O4/LDH-MgAl) have shown excellent efficiency for removing the pollutant, the difference was in the operational process, since for Fe3O4/LDH-MgAl the recovery of the adsorbent after the process, was facilitated via the application of a magnetic field.
Palavras-chave: Hidróxidos duplos lamelares (HDLs)
Adsorção - Corante verde malaquita
Remoção de poluenes
Tratamento de efluentes
Layered Double Hydroxide
Magnetic adsorbent
Emerging pollutants
Wastewater treatment
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia
Citação: Sá, Ícaro Mychel Gomes Leite de. Síntese do compósito magnético Fe3O4/HDL-MgAl e seus materiais precursores para remoção adsortiva de verde malaquita em meio aquoso. 2022. 78 f. Dissertação (Mestrado em Química e Biotecnologia) - Instituto de Química e Biotecnologia, Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2021.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/8453
Data do documento: 22-jul-2021
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