Trabalho de Conclusão de Curso - Graduação

Adsorção de Cr (VI) em coluna de leito fixo utilizando hidroxiapatita – hidrotalcita dopada com nanotubo de carbono como adsorvente

The hydrotalcite (HT) and hydroxyapatite (HAp) materials are minerals with adsorptive and catalytic properties, while carbon nanotubes (CNT) are nanomaterials capable of improving physical, chemical and electrical characteristics of various materials. The aim of the present work was to synthesize th...

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Autor principal: PEREIRA, Clarissa Cruz
Grau: Trabalho de Conclusão de Curso - Graduação
Publicado em: 2019
Assuntos:
Hidroxiapatita-hidrotalcita
Nanotubo de carbono
Adsorção
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Acesso em linha: https://bdm.ufpa.br/jspui/handle/prefix/2550
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spelling oai:https:--bdm.ufpa.br:8443:prefix-25502024-02-16T13:11:50Z Adsorção de Cr (VI) em coluna de leito fixo utilizando hidroxiapatita – hidrotalcita dopada com nanotubo de carbono como adsorvente PEREIRA, Clarissa Cruz RODRIGUES, Elizabeth Maria Soares http://lattes.cnpq.br/4870507884762615 ALMEIDA, Ossalin de http://lattes.cnpq.br/7040173036131516 Hidroxiapatita-hidrotalcita Nanotubo de carbono Adsorção CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA The hydrotalcite (HT) and hydroxyapatite (HAp) materials are minerals with adsorptive and catalytic properties, while carbon nanotubes (CNT) are nanomaterials capable of improving physical, chemical and electrical characteristics of various materials. The aim of the present work was to synthesize the HAp-HT material and to dope it with two different proportions of NTC (5 and 15% w/w) in order to apply it as Cr (VI) adsorbent in acid medium. The HAp-HT material was synthesized by the coprecipitation method, with pH variable 10≤pH≤11, being doped with CNT and subjected to ultrasonic bath and hydrothermal treatment (80 ° C / 24h). The characterization through the techniques: XRD, SEM/EDS, FT-IR, Raman and Physisorption of N2. The adsorption study was performed in a fixed bed column, under conditions: T = 40 and 60 ° C, Q = 2mL/min, t = 10h. The data were confirmed and there was an improvement in the material quality in 66%, with an insertion of CNT. As micrographs of the HAp-HT/CNT5 and HAp-HT/CNT15 samples, they presented larger crystals in size (5 μm), whereas the semi-qualitative chemical analysis of all the samples indicated a Ca/P ratio different from 1.67 (HAp Stoichiometric) and Mg/Al~3 (stoichiometric HT). In the FTIR and Raman spectra were recorded the main bands belonging to the phases HAp and HT, were tenuous deviations with the insertion of the CNT, probably caused by the molecular interactions between the phases HAp-HT and the CNT. Surface area increase (~ 78%) was recorded in the BET/BJH analysis, comparing the HAp-HT/CNT15 sample with HAp-HT. In the modeling of the adsorbed amount curves x time, an L-type isotherm was obtained, the parameters were better adjusted to the Freundlich isotherm (R2 = 0.92), the parameters indicated higher site heterogeneity in the samples doped with CNT (nHAp-HT = -3.4893, nHAp-HT/CNT5 = -1.7389, nHAp-HT/CNT15 = -1.6460) whereas the highest KL value was recorded in HAp-HT/CNT15 (KL=5.73x1014), this sample also presented better performance, with 60% higher retention than the HAp-HT material at 60 ° C. The kinetic modeling of the system was adjusted in the first and second order models, presenting better correlation of the data in the second order model (R2 = 0.99). The most efficient sample, HAp-HT / NTC15, presented little variation in k (4.3 x 10-4 min-1) and higher amount of solute adsorbed (7575.06 mg.g-1). Os materiais Hidrotalcita (HT) e Hidroxiapatita (HAp) são minerais com propriedades adsortivas e catalíticas, enquanto que os Nanotubos de carbono (NTC) são nanomateriais capazes de aperfeiçoar as características físicas, químicas e elétricas de diversos materiais. O presente trabalho teve como objetivo, sintetizar o material HAp-HT e dopá-lo com duas diferentes proporções de NTC (5 e 15% p/p) a fim de aplicá-lo como adsorvente de Cr (VI) em meio ácido. O material HAp-HT foi sintetizado através do método de coprecipitação, com pH variável, 10≤pH≤11, sendo dopado com NTC e submetido a banho ultrassônico e tratamento hidrotérmico (80°C/24h). A caracterização foi realizada através das técnicas: DRX, MEV/EDS, FTIR, Raman e BET/BJH. O estudo de adsorção foi realizado em coluna de leito fixo, sob condições: T = 40 e 60°C, Q = 2mL/min, t = 10h. Os difratogramas comprovaram que houve melhoria na cristalinidade do material em ~ 66%, com a inserção dos NTC. As micrografias das amostras HAp-HT/NTC5 e HAp-HT/NTC15, apresentaram cristais superiores em dimensão (5 μm), enquanto que a análise química semi-qualitativa de todas as amostras apontou uma razão Ca/P diferente de 1,67 (HAp estequiométrica) e Mg/Al ~ 3 (HT estequiométrica). Nos espectros FTIR e Raman foram registradas as principais bandas pertencentes as fases HAp e HT, foram observados desvios tênues com a inserção dos NTC, provocados, provavelmente, devido as interações moleculares entre as fases HAp-HT com o NTC. O aumento de área superficial (~78%) foi registrado na análise BET/BJH, comparando a amostra HAp-HT/NTC15 com HAp-HT. Na modelagem da curva “quantidade adsorvida x tempo” obteve-se uma isoterma do tipo L em todas as amostras, os parâmetros se ajustaram a isoterma de Freundlich (R2 = 0,92), os parâmetros indicam maior heterogeneidade dos sítios nas amostras dopadas com NTC (nHAp-HT = -3,4893, nHAp-HT/NTC5 = -1,7389, nHAp-HT/NTC15 = -1,6460) enquanto que o maior valor de KL foi registrado em HAp-HT/NTC15 (KL = 5,73x1014), esta amostra também apresentou melhor desempenho, com retenção 60% superior a amostra HAp-HT a 60°C. A modelagem cinética do sistema foi ajustada nos modelos de primeira e segunda ordem, apresentando melhor correlação dos dados no modelo de segunda ordem (R2 = 0,99). A amostra com melhor eficiência, HAp-HT/NTC15, apresentou pouca variação em k (4,3 x 10-4 min-1) e maior quantidade de soluto adsorvida (7575,06 mg.g-1). 2019-11-14T13:39:59Z 2019-11-14T13:39:59Z 2017 Trabalho de Conclusão de Curso - Graduação PEREIRA, Clarissa Cruz. Adsorção de Cr (VI) em coluna de leito fixo utilizando hidroxiapatita – hidrotalcita dopada com nanotubo de carbono como adsorvente. Orientadora: Elizabeth Maria Soares Rodrigues. 2017. 97 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Química Industrial) – Faculdade de Química, Instituto de Ciências Exatas e Naturais, Universidade Federal do Pará, Belém, 2017. Disponível em: https://bdm.ufpa.br/jspui/handle/prefix/2550. Acesso em:. https://bdm.ufpa.br/jspui/handle/prefix/2550 Acesso Aberto 1 CD-ROM
institution Biblioteca Digital de Monografias - UFPA
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