Remoção de fósforo de águas residuárias utilizando nanoadsorventes core-shell bimagnéticos (CoFe2O4@γ-Fe2O3)
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| Data de Publicação: | 2020 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
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| Título da fonte: | Repositório Institucional da UnB |
| Texto Completo: | https://repositorio.unb.br/handle/10482/38671 |
Resumo: | Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2020. |
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Remoção de fósforo de águas residuárias utilizando nanoadsorventes core-shell bimagnéticos (CoFe2O4@γ-Fe2O3)Remoção de PÁguas residuaisNanopartículas magnéticasAdsorçãoDissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2020.Fósforo (P) é um elemento fundamental e limitante às formas de vida aquáticas. Entretanto, altas concentrações de nutrientes (P e nitrogênio) podem ocasionar eutrofização de ambientes aquáticos. O P é comumente encontrado nas águas residuárias e este deve ser removido para se evitar problemas na qualidade da água de corpos receptores. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a remoção de P de soluções aquosas de fosfato e efluentes de estação de tratamento de esgoto (ETE) utilizando nanoadsorventes core-shell bimagnéticos (CoFe2O4@γ-Fe2O3). O material foi sintetizado a partir de uma coprecipitação hidrotérmica, seguida de um tratamento de superfície para a síntese da camada externa. Dois nanoadsorventes de tamanhos médios diferentes (PACoM e PACo) foram sintetizados para se avaliar a influência do tamanho na adsorção. Ensaios de difração de raios X, de microscopia eletrônica de transmissão, de espectroscopia de infravermelho, de caracterização magnética e textural foram realizados para caracterizar os nanoadsorventes estudados. Os parâmetros avaliados na remoção de P foram: pH do meio, tempo de contato, concentração inicial de P, temperatura e presença de íons interferentes. Experimentos com efluente de estação de tratamento de esgoto foram realizados para a análise preliminar da capacidade de remoção de P pelas nanopartículas em matrizes reais. Quanto menor o pH da solução, maior é o percentual de remoção de P. O estado de equilíbrio foi atingido dentro de 2 horas. O modelo de pseudo- segunda-ordem apresentou o melhor ajuste aos dados cinéticos. Em relação aos dados de equilíbrio, o modelo de Freundlich se ajustou melhor, indicando que multicamadas são formadas e que fisissorção acontece na adsorção de P. Valores de capacidade máxima de adsorção de 71,2 e 46,9 mg/g foram obtidos para PACoM e PACo, respectivamente. A partir da análise termodinâmica do processo verificou-se que a adsorção é espontânea, endotérmica e há um aumento da desordem na interface sólido/líquido. O material apresentou boa performance em matriz de efluente secundário de ETE com uma remoção de P de 70% para PACoM e de 49% para PACo sem prévio ajuste de pH da amostra. Os testes de reuso comprovaram que os nanoadsorventes podem ser reutilizados. Por fim, conclui-se que o material possui grande potencial para ser aplicado como tecnologia de remoção de P a partir de águas residuárias de origem doméstica.CNPqPhosphorus (P) is a fundamental and limiting element to aquatic life forms. However, high concentrations of nutrients (P and nitrogen) may cause eutrophication of aquatic environments. P is commonly found in wastewater and it must be removed in order to avoid problems related to water quality in the receiving water bodies. Thus, this work aimed to evaluate the P removal from phosphate aqueous solution and wastewater treatment plants effluents by core-shell bimagnetic nanoadosrbents (CoFe2O4@γ-Fe2O3). The material was synthesized from a hydrothermal coprecipitation, followed by a surface treatment. Two samples of nanoadsorbents of different mean size (PACoM and PACo) were synthesized to evaluate the influence of the adsorbents size on the P adsorption. Tests of x-ray diffraction measurements, transmission electronic microscopy, infrared spectroscopy and magnetic and textural characterization were performed to characterize the studied nanoadsorbents. The analyzed parameters for P removal were: pH, time of contact, initial P concentration, temperature and the presence of interfering ions. Tests using wastewater treatment plant effluent were carried out to preliminary analyze the capacity of P removal by the nanoadsorbents using a real sample. The lower the solution pH is, the greater the P removal is. The equilibrium was achieved within two hours. The pseud-second-order model best fits the kinetic data. In relation to the equilibrium data, the Freundlich model presented the best adjustment, suggesting that multilayers are formed and physisorption occurs in the P removal. Maximum adsoption capacity of 71.2 and 46.9 mg/g were obtained for PACoM and PACo, respectively. Analyzing thermodynamically the process, it was concluded that the adsorption is spontaneous, endothermic and an increase in the disorder in the solid/liquid interface occurs. The material presented good performance with wastewater treatment plant secondary effluent, with a P removal of 70% for PACoM and 49% for PACo without previous pH adjustment. The reuse tests proved that the nanoadsorbents can be reused. It was concluded that the material has great potential to be applied as technology for P removal from domestic wastewater.Amorim, Ariuska Karla BarbosaCampos, Alex Fabiano CortezGuerra, Ana Alice Andrade Meireles2020-07-01T19:28:28Z2020-07-01T19:28:28Z2020-07-012020-03-10info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfGUERRA, Ana Alice Andrade Meireles. Remoção de fósforo de águas residuárias utilizando nanoadsorventes core-shell bimagnéticos (CoFe2O4@γ-Fe2O3). 2020. xiii, 88 f., il. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos)—Universidade de Brasília, Brasília, 2020.https://repositorio.unb.br/handle/10482/38671A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições:Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2023-07-13T19:32:52Zoai:repositorio.unb.br:10482/38671Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2023-07-13T19:32:52Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false |
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