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Title: Preparação e caracterização de um material híbrido, à base de vermiculita modificada com quitosana, para a remoção de íons de chumbo presentes em efluentes sintéticos
Other Titles: Preparation and characterization of a hybrid material, of vermiculite modified with chitosan for the removal of lead ions present in synthetic wastewater
Authors: Silva, Anne Priscila Oliveira da
Keywords: Vermiculita;Quitosana;Metais pesados;Adsorção;Vermiculite;Chitosan;Heavy metals;Adsorption
Issue Date: 6-Dec-2010
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: SILVA, Anne Priscila Oliveira da. Preparation and characterization of a hybrid material, of vermiculite modified with chitosan for the removal of lead ions present in synthetic wastewater. 2010. 126 f. Dissertação (Mestrado em Pesquisa e Desenvolvimento de Tecnologias Regionais) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2010.
Portuguese Abstract: Nos últimos anos, vêm sendo desenvolvidas pesquisas para obtenção de novos materiais e metodologias que visam minimizar problemas ambientais decorrente do descartes de efluentes industriais contaminados com metais pesados. A adsorção vem sendo utilizada como uma tecnologia alternativa eficaz, economicamente viável e potencialmente importante para a redução dos metais, principalmente quando se utiliza adsorventes naturais como alguns tipos de argilas. A quitosana, polímero de origem natural, presente na carapaça de crustáceos e insetos, também tem sido usada para esse fim. Dentre as argilas, a vermiculita se destaca pela sua boa capacidade de troca iônica e na sua forma expandida potencializa suas propriedades por aumentar bastante sua superficial específica. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a funcionalidade do material híbrido obtido através da modificação da vermiculita expandida com quitosana na remoção de íons de chumbo (II) em efluentes aquosos. O material obtido foi caracterizado por espectroscopia do infravermelho (IV) com o intuito de se avaliar a eficiência da modificação da matriz inorgânica, a vermiculita, pelo material orgânico, a quitosana. A estabilidade térmica do material e a relação argila /polímero foram avaliadas através da termogravimetria. Para a avaliação da superfície do material foi usada a microscopia de varredura eletrônica (MEV) e (BET). A análise de BET revelou um aumento significativo da área superficial da vermiculita que, após interação com a quitosana, foi obtido um valor de 21, 6156 m2/g. Foram realizados ensaios de adsorção em função do tamanho de partícula, concentração e tempo. Os resultados mostram que a capacidade de remoção dos íons através da vermiculita foi, em média, de 88,4% para chumbo em concentrações na faixa de 20-200 mg/L e de 64,2 % na faixa de concentração de 1000 mg /L. Em relação ao tamanho de partícula, observou-se um aumento da adsorção com a diminuição da granulometria. Em função do tempo de contato, foi observado um equilíbrio de adsorção em 60 minutos com capacidade de adsorção. Os dados das isotermas foram ajustados a equação de Freundlich. O estudo cinético de adsorção mostrou que o modelo de pseudo segunda ordem descreve melhor o processo de adsorção, sendo encontrado os seguintes valores: K2 = 0,024 g. mg-1. min-1, Qmáx= 25,75 mg/g valor bastante próximo do Qe calculado = 26,31 mg/g . A partir dos resultados obtidos pode-se concluir que o material utilizado pode ser utilizado em sistemas de tratamento de efluentes como fonte adsorvente de íons metálicos devido a sua alta capacidade de adsorção
Abstract: Actually, surveys have been developed for obtaining new materials and methodologies that aim to minimize environmental problems due to discharges of industrial effluents contaminated with heavy metals. The adsorption has been used as an alternative technology effectively, economically viable and potentially important for the reduction of metals, especially when using natural adsorbents such as certain types of clay. Chitosan, a polymer of natural origin, present in the shells of crustaceans and insects, has also been used for this purpose. Among the clays, vermiculite is distinguished by its good ion exchange capacity and in its expanded form enhances its properties by greatly increasing its specific surface. This study aimed to evaluate the functionality of the hybrid material obtained through the modification of expanded vermiculite with chitosan in the removal of lead ions (II) in aqueous solution. The material was characterized by infrared spectroscopy (IR) in order to evaluate the efficiency of modification of matrix, the vermiculite, the organic material, chitosan. The thermal stability of the material and the ratio clay / polymer was evaluated by thermogravimetry. To evaluate the surface of the material was used in scanning electron microscopy (SEM) and (BET). The BET analysis revealed a significant increase in surface area of vermiculite that after interaction with chitosan, was obtained a value of 21, 6156 m2 / g. Adsorption tests were performed according to the particle size, concentration and time. The results show that the capacity of removal of ions through the vermiculite was on average 88.4% for lead in concentrations ranging from 20-200 mg / L and 64.2% in the concentration range of 1000 mg / L. Regarding the particle size, there was an increase in adsorption with decreasing particle size. In fuction to the time of contact, was observed adsorption equilibrium in 60 minutes with adsorption capacity. The data of the isotherms were fitted to equation Freundlich. The kinetic study of adsorption showed that the pseudo second- order model best describes the adsorption adsorption, having been found following values K2=0,024 g. mg-1 min-1and Qmax=25,75 mg/g, value very close to the calculated Qe = 26.31 mg / g. From the results we can conclude that the material can be used in wastewater treatment systems as a source of metal ions adsorbent due to its high adsorption capacity
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/15797
Appears in Collections:PPGEQ - Mestrado em Engenharia Química

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