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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/15754
Tipo: | Tese |
Título: | Hidróxido duplo lamelar ZnAL com pontos quânticos de carbono: síntese, caracterização e aplicação |
Autor(es): | Henrique, Daniely Carlos |
Primeiro Orientador: | Meili, Lucas |
metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Meneghetti, Simoni Margareti Plentz |
metadata.dc.contributor.referee1: | Brandão, Rodolfo Junqueira |
metadata.dc.contributor.referee2: | Ribeiro, Lívia Maria de Oliveira |
metadata.dc.contributor.referee3: | Dornelas, Camila Braga |
metadata.dc.contributor.referee4: | Fernandes, Daniel Pinto |
Resumo: | Este estudo tem como objetivo avaliar a influência da adição do ponto quântico de carbono (CQD) ao ZnAl/hidróxido duplo lamelar, como nas características físico-químicas (CQD), e sua potencial aplicação no tratamento de água. Como forma de estudo e comparação, foram sintetizados dois materiais pelo método de coprecipitação, HDL/ZnAL e o compósito HDL/ZnAl-CQD. Esses materiais foram submetidos a caracterizações usando diversas técnicas analíticas, incluindo Difração de raios X (DRX), Adsorção de nitrogênio pelo método de Brunauer, Emmett e Teller (BET), Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), Espectroscopia Raman (RAMAN), Microscopia de eletrônica de varredura (MEV), Ponto de carga zero (pHpcz) e Microscopia de eletrônica de Transmitância (MET). Os resultados mostraram que tanto o HDL/ZnAL quanto o compósito HDL/ZnAl-CQD foram bem sintetizados. O compósito possui estruturas mesoporosas, com valores de área superficial de 40,96 m2 /g, volume e tamanho de poro de 0,21 cm3 /g, 16,78 nm, respectivamente. O Raman indicou a formação da estrutura de grafite, atribuído ao plano sp2 . As imagens obtidas por MEV mostraram um material com uma superfície com camada branca e estruturas de formatos irregulares e de tamanhos variados. O pHPZC resultou no valor de 5,07. A imagem de MET retratou placas com formas hexagonais e a representação de lamelas típica de estruturas de HDLs. A eficiência do HDL/ZnAl-CQD como adsorvente de corantes, fármacos e do herbicida 2,4 D em soluções aquosas também foi avaliada. Dentre os poluentes estudados, o Azul de metileno (AM) foi escolhido como poluente modelos. Os testes cinéticos mostraram fenômenos de adsorção rápida, que atingiram o equilíbrio entre 45 e 145 min. Os dados experimentais obtidos foram ajustados ao modelo de pseudo primeira-ordem, com capacidades de adsorção no equilíbrio de 6,50 e 8,00 mg.g-1 para concentrações iniciais de adsorvato de 25 e 50 mg.L-1 , respectivamente. As isotermas apresentaram comportamento similar ao modelo de Liu, caracterizado que o adsorvente HDL/ZnAl-CQD é heterogêneo pela existência de diferentes sítios ativos e com diferentes energias livres. Os dados termodinâmicos indicaram que a adsorção do AM pelo adsorvente é um processo físico, exotérmico, espontâneo e organizado. Testes experimentais adicionais indicaram que o aumento da força iônica desfavoreceu a adsorção de AM no adsorvente selecionado. A regeneração do adsorvente com adição de peroxido de hidrogênio (H2O2) mostrou uma eficiência significativa no desempenho após 6 ciclos de adsorção/dessorção, pois teve uma redução de adsorção de aproximadamente 20% até o sexto ciclo. Após os testes com diferentes matrizes aquosas, o adsorvente apresentou melhor adsorção com o AM em solução com água deionizada , chegando a ser adsorvido a um percentual de 59,04%. No geral, este estudo destaca as aplicações potenciais do compósito HDL/ZnAl-CQD no tratamento de águas residuais. A síntese bem-sucedida do adsorvente HDL/ZnAl-CQD fornece informações valiosas para o desenvolvimento de compósitos funcionais personalizados para a remoção de vários poluentes de soluções aquosas. |
Abstract: | This study aims to evaluate the influence of adding the carbon quantum dot (CQD) to ZnAl/lamellar double hydroxide, as well as on the physicochemical characteristics (CQD), and its potential application in water treatment. As a form of study and comparison, two materials were synthesized using the coprecipitation method, HDL/ZnAL and the HDL/ZnAl-CQD composite. These materials were subjected to characterizations using various analytical techniques, including X-ray diffraction (XRD), Nitrogen adsorption by the Brunauer, Emmett and Teller method (BET), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy (RAMAN ), Scanning Electron Microscopy (SEM), Zero Charge Point (pHpcz) and Transmittance Electron Microscopy (TEM). The results showed that both HDL/ZnAL and HDL/ZnAl-CQD composite were well synthesized. The composite has mesoporous structures, with surface area values of 40.96 m2 /g, pore volume and size of 0.21 cm3 /g, 16.78 nm, respectively. Raman indicated the formation of the graphite structure, attributed to the sp2 plane. The images obtained by SEM showed a material with a surface with a white layer and structures of irregular shapes and varying sizes. pHPZC resulted in a value of 5.07. The TEM image depicted plates with hexagonal shapes and the representation of lamellae typical of HDL structures. The efficiency of HDL/ZnAl-CQD as an adsorbent for dyes, drugs and the herbicide 2,4 D in aqueous solutions was also evaluated. Among the pollutants studied, methylene blue (AM) was chosen as a model pollutant. Kinetic tests showed rapid adsorption phenomena, which reached equilibrium between 45 and 145 min. The experimental data obtained were fitted to the pseudo first-order model, with equilibrium adsorption capacities of 6.50 and 8.00 mg.g-1 for initial adsorbate concentrations of 25 and 50 mg.L-1 , respectively. The isotherms showed behavior similar to Liu's model, characterized by the fact that the HDL/ZnAl-CQD adsorbent is heterogeneous due to the existence of different active sites and with different free energies. The thermodynamic data indicated that the adsorption of AM by the adsorbent is a physical, exothermic, spontaneous and organized process. Additional experimental tests indicated that increasing ionic strength disfavored AM adsorption on the selected adsorbent. The regeneration of the adsorbent with the addition of hydrogen peroxide (H2O2) showed significant performance efficiency after 6 adsorption/desorption cycles, as it had an adsorption reduction of approximately 20% until the sixth cycle. After tests with different aqueous matrices, the adsorbent showed better adsorption with AM in solution with deionized water, reaching a percentage of adsorption of 59.04%. Overall, this study highlights the potential applications of HDL/ZnAl-CQD composite in wastewater treatment. The successful synthesis of HDL/ZnAlCQD adsorbent provides valuable information for the development of customized functional composites for the removal of various pollutants from aqueous solutions. |
Palavras-chave: | Carbono - Pontos quânticos Remoção de corante Adsorção Contaminantes emergentes Purificação da água Carbon quantum dots Dye removal Adsorption Emerging contaminants Water 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 Engenharia Química |
Citação: | HENRIQUE, Daniely Carlos. Hidróxido duplo lamelar ZnAL com pontos quânticos de carbono: síntese, caracterização e aplicação. 2025. 121 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2024. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/15754 |
Data do documento: | 11-mar-2024 |
Aparece nas coleções: | Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC |
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