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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/55001| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Compósito de zeólita A magnética sintetizada a partir das cinzas volantes do carvão para adsorção de poluentes metálicos |
| Título em inglês: | Magnetic zeolite A composite synthesized from the fly ash of coal for adsorption of metallic polutants |
| Autor(es): | Santos, Breno Aragão dos |
| Orientador: | Nascimento, Ronaldo Ferreira do |
| Palavras-chave: | Adsorção;Cinzas;Zeólitas;Compósito magnético;Metais |
| Data do documento: | 2020 |
| Citação: | SANTOS, Breno Aragão dos. Compósito de zeólita A magnética sintetizada a partir das cinzas volantes do carvão para adsorção de poluentes metálicos. 2019. 125 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019. |
| Resumo: | A utilização de adsorventes provenientes de materiais de baixo custo, tais como as cinzas volantes do carvão, tem se tornado um alvo nas pesquisas desenvolvidas no campo da adsorção. Esses resíduos oriundos da indústria da queima do carvão têm potencial de reciclagem visando a síntese de materiais porosos, tais como zeólitas do tipo 4A, que possuem alto poder de adsorção de cátions metálicos. Neste estudo, materiais zeolíticos foram sintetizados a partir das cinzas volantes do carvão fornecidas pela Energia Pecém (Ceará, Brasil). A caracterização desse material zeolítico e adsorvente magnético permitiu identificar a presença de duas fases no material, zeólita 4A (LTA) como fase majoritária e, como fase secundária, sodalita (SOD). Nas ótimas condições de adsorção propostas, a velocidade de agitação e a dosagem do adsorvente foram, respectivamente, 200 rpm e 2,5 g L-1, ao passo que o tempo de contato foi em torno de 20 minutos. Os estudos de cinética de adsorção sugerem o modelo de pseudo-segunda ordem como o principal mecanismo que governa a velocidade de adsorção, sugerindo que o processo de quimissorção envolveu a troca catiônica como o processo predominante. Os modelos de difusão (Weber-Morris e Boyd) indicaram a influência da transferência de massa externa (intrafilme) como uma das etapas limitantes da cinética de adsorção envolvida. Desta forma, o processo de troca iônica foi comprovado a partir da determinação da concentração dos íons Na+ antes e após o processo de adsorção em função do tempo. Os dados de equilíbrio de isotermas de adsorção para Zn2+ foram governadas pelo modelo de Langmuir, ao passo que o modelo de Sips ajustou-se melhor à isoterma de adsorção do íon Cu2+ e o modelo de Redlich-Peterson ajustou-se melhor às isotermas de Pb2+ e Cd2+. De acordo com o modelo de Langmuir, as capacidades de adsorção para Pb2+, Cd2+, Zn2+ e Cu2+ foram, respectivamente, 9,28 x 10-1, 2,53 x 10-1, 8,88 x 10-1 e 1,60 mmol g-1. O estudo comparativo para os tipos de equações lineares e não-linear de Langmuir indicou forte desvio nos valores de Qmáx e KL, obtidos por meio dos coeficientes (linear e angular) das equações linearizadas, indicando limitação destes modelos na representação dos dados experimentais. O estudo de competitividade e seletividade entre as espécies Pb2+, Cd2+, Zn2+ e Cu2+ indicou eficiente seletividade do adsorvente magnético somente para o íon Pb2+, por outro lado ocorreu forte redução das capacidades de adsorção para todos os cátions metálicos devido à competição entre os mesmos pelos sítios de adsorção do adsorvente magnético. |
| Abstract: | The use of adsorbents from low-cost materials, such as coal fly ash, has become a target in research carried out in the field of adsorption. These residues from the coal burning industry have recycling potential aiming at the synthesis of porous materials, such as type 4A zeolites, which have a high adsorption power of metallic cations. In this study, zeolitic materials were synthesized from the fly ash of coal provided by Energia Pecém (Ceará, Brazil). The characterization of this zeolitic material and magnetic adsorbent allowed to identify the presence of two phases in the material, zeolite 4A (LTA) as the major phase and, as a secondary phase, sodalite (SOD). In the optimal conditions of adsorption proposed, the agitation speed and dosage of the adsorbent were, respectively, 200 rpm and 2.5 g L-1, while the contact time was around 20 minutes. The adsorption kinetics studies suggest the pseudo-second order model as the main mechanism that governs the adsorption speed, suggesting that the chemisorption process involved cation exchange as the predominant process. The diffusion models (Weber-Morris and Boyd) indicated the influence of external mass transfer (intra-film) as one of the limiting stages of the adsorption kinetics involved. In this way, the ion exchange process was proven by determining the concentration of Na+ ions before and after the adsorption process as a function of time. The equilibrium data of Zn2+ adsorption isotherms were governed by the Langmuir model, while the Sips model was better adjusted to the Cu2+ ion adsorption isotherm and the Redlich-Peterson model was better adjusted to the Pb2+ isotherms and Cd2+. According to the Langmuir model, the adsorption capacities for Pb2+, Cd2+, Zn2+ and Cu2+ were 9.28 x 10-1, 2.53 x 10-1, 8.88 x 10-1 and 1.60 mmol g-1, respectively. The comparative study for the types of linear and nonlinear Langmuir equations indicated a strong deviation in the values of Qmax and KL, obtained through the coefficients (linear and angular) of the linearized equations, indicating limitation of these models in the representation of experimental data. The study of competitiveness and selectivity between the Pb2+, Cd2+, Zn2+ and Cu2+ species indicated efficient selectivity of the magnetic adsorbent only for the Pb2+ ion, on the other hand, there was a strong reduction in the adsorption capacities for all metallic cations due to the competition between them by adsorption sites of the magnetic adsorbent. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/55001 |
| Aparece nas coleções: | DQAFQ - Dissertações defendidas na UFC |
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