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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/13256| Título: | Remoção de fluoreto residual de água utilizando partículas magnéticas do tipo core@shell formadas por magnetita recoberta com HDL - Mg/Al |
| Título(s) alternativo(s): | Removal of residual fluoride from water using magnetic core@shell particles formed by magnetite coated with LDH-MgAl |
| Autor(es): | Yu, Tiffany Mak |
| Orientador(es): | Giona, Renata Mello |
| Palavras-chave: | Fluoretos Adsorção Materiais magnéticos Fluorides Adsorption Magnetic materials |
| Data do documento: | 30-Nov-2016 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Medianeira |
| Citação: | YU, Tiffany Mak. Remoção de fluoreto residual de água utilizando partículas magnéticas do tipo core@shell formadas por magnetita recoberta com HDL - Mg/Al. 2016. Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2016. |
| Resumo: | O flúor, em baixas concentrações em águas para consumo humano, possui efeitos benéficos para os dentes, mas em grandes concentrações, pode causar efeitos colaterais como a fluorose – dental ou esquelética - em diversos graus dependendo do tempo de ingestão. A utilização de materiais adsorventes na remoção de íons poluentes tem atraído bastante interesse devido a seu baixo custo e alta eficácia. Entre esses materiais estão os do tipo core@shell, os quais combinam propriedades físico-químicas de dois materiais diferentes, dando maior eficiência na aplicação. Neste trabalho, são sintetizadas materiais adsorventes com núcleo (core) de Fe3O4 que possui propriedades magnéticas e com casca (shell) de hidróxido duplo lamelar de magnésio-alumínio 2:1 (HDL-MgAl) como meio adsorvente por apresentarem a capacidade de troca iônica, possuindo na região interlamelar os íons nitrato (NO3-) e carbonato (CO32-), formando o Fe3O4@HDL-MgAl para a remoção de fluoreto em água. Esse material foi caracterizado por difração de raios-X (DRX), espectroscopia vibracional na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e análise termogravimétrica (ATG). Foi realizado um estudo da capacidade desses materiais seco em estufa a 80°C e calcinado a 400°C na adsorção de íons fluoreto em água e avaliou-se seu desempenho em sistemas de batelada, sendo o melhor, o escolhido para posteriores testes variando a concentração de fluoreto, a massa do HDL magnético, o pH, a temperatura e o tempo de contato. A partir do estudo, o processo de adsorção/dessorção do HDL-MgAl-NO3 magnético seco a 80°C revelou ser melhor na adsorção comparado ao material com carbonato. A máxima remoção apresentada é qmax = 7,01 mg/g e a concentração do fluoreto está diretamente ligada à quantidade adsorvida por unidade de massa de HDL-MgAl magnético, sendo que o pH, o tempo de contato e a temperatura pouco influenciam na remoção de fluoreto em água. O ajuste dos dados obtidos na variação de tempo de contato sugere que o processo de adsorção de fluoreto segue o modelo cinético de pseudo segunda-ordem com uma constante de velocidade (K2) de 8,40 min-1 e os dados da isoterma de adsorção foram ajustados com os modelos de Langmuir e Freundlich, sendo que o de Freundlich foi o que melhor ajustou os dados obtidos. |
| Abstract: | Fluorine, in low concentrations in water for human consumption, presents many benefits to teeth, but in high concentrations it may cause side effects as fluorosis – dental and skeletal – in different degrees depending on the ingesting time. The use of adsorbent materials for the removal of pollutant ions has attracted considerable interest due to their low cost and high efficiency. Among these materials are the core@shell type, which combine the physicochemical properties of the two different materials giving greater efficiency when they are applied. In this study, absorbent materials were synthesized on a core formed by Fe3O4 which presents magnetic properties, forming a shell of layered double hydroxide of magnesium and aluminum, 2:1 molar ratio, (LDH-MgAl), as absorbent medium since it presents the capacity of ions exchange, containing NO3 e CO3 in the interlamellar region, yielding the adsorbent material called Fe3O4@LDH-MgAl for the removal of fluoride in water. The material was characterized by X ray diffraction (XRD), Fourier-transformed infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetric analysis (TGA). It was performed a study to evaluate the capacity of these materials, both dried in an oven at 80°C and calcinated at 400°C, in the adsorption of fluoride ions in water, in batch systems, with the best being the one chosen for subsequent tests varying fluoride concentration, mass of the magnetic LDH, pH, temperature and contact time. Results showed that the adsorption/desorption of the magnetic LDH-MgAl-NO3 dried at 80°C was found to be the better adsorbent compared to the solid containing carbonate. The maximum removal shown was qmax = 7.01 mg/g and the concentration of fluoride is directly bound to the amount adsorbed per mass unit of magnetic HDL-MgAl, and the pH, contact time and temperature showed small influence on fluoride removal from water. Fluoride removal follows the pseudo-second order kinetics model with K2 = 8.40 min-1 and the adsorption isotherm was well adjusted with Freundlich model, although other models were tested. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/13256 |
| Aparece nas coleções: | MD - Licenciatura em Química |
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