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metadata.dc.type: Trabalho de Conclusão de Curso - Graduação
Title: Síntese e caracterização de hidróxido duplo lamelar do sistema Zn/Al-[CO3] e sua aplicação na adsorção de nitrato
metadata.dc.creator: FEITOSA, Renan da Silva
metadata.dc.contributor.advisor1: CORRÊA, José Augusto Martins
Issue Date: 2013
Citation: FEITOSA, Renan da Silva. Síntese e caracterização de hidróxido duplo lamelar do sistema Zn/Al-[CO3] e sua aplicação na adsorção de nitrato. Orientador: José Augusto Martins Corrêa. 2013. 44 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Geologia) - Faculdade de Geologia, Instituto de Geociências, Universidade Federal do Pará, Belém, 2013. Disponível em: https://bdm.ufpa.br/jspui/handle/prefix/2436. Acesso em:.
metadata.dc.description.resumo: A contaminação mais comum de águas em áreas urbanas é a por nitrato, causada principalmente por ações antrópicas. O Ministério da Saúde estabeleceu um padrão de potabilidade da água de até 50 miligramas de nitrato por litro. O consumo acima desse valor pode causar doenças no ser humano, como câncer em adultos e metahemoglobinemia em crianças. É de grande interesse o desenvolvimento de novos métodos que são capazes de reduzir ou remover esses contaminantes, como o método de adsorção. Os hidróxidos duplos lamelares (HDLs) são compostos sintéticos ou naturais formadas por lamelas de hidróxidos metálicos carregadas positivamente que são estabilizadas com ânions e água interlamelares. Esses compostos possuem diversas propriedades físicas e químicas como estabilidade térmica, capacidade de troca iônica, porosidade e área superficial elevada, propriedades eletroquímicas e “efeito memória”. Por ter essas propriedades, ele é utilizado em diversas aplicações, principalmente como adsorventes, antiácidos e catalisadores. Os objetivos deste trabalho de conclusão de curso foi sintetizar, caracterizar e testar um HDL na sorção de nitrato. A síntese desse material procedeu-se pelo método de coprecipitação a pH variável, utilizando o metal zinco como cátion bivalente, o metal alumínio como cátion trivalente, o carbonato como ânion interlamelar e hidróxido de sódio como controlador do pH. O material sintetizado foi caracterizado por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, análise termogravimétrica e análise de espectroscopia do infravermelho. Os HDLs sintetizados mostram um padrão semelhante ao da hidrotalcita, com reflexões basais, (003) e (006), que caracterizam esse material como sendo lamelar. Os HDLs possuem um bom ordenamento estrutural, com espaçamento basal igual a 7,54032 Ǻ, 7,53840 Ǻ, 7,53653 Ǻ e 7,54187 Å, obtidos pelas razões 0,33, 0,29, 0,25, 0,22, respectivamente. Esses valores de espaçamento basal condizem com o valor esperado para HDLs com carbonato intercalado. O resultado de espectroscopia infravermelha para todos os HDLs sintetizados é similar. Os compostos apresentam uma banda larga e intensa em aproximadamente 3.400 cm-1, que é atribuída às vibrações de estiramento da ligação O–H, referentes ao grupo das hidroxilas na camada de hidróxidos do tipo brucita. A presença de um ombro em 3.000 cm-1 é atribuída a ligações de hidrogênio entre a água e o ânion no espaço interlamelar. As principais bandas de absorção de ânions foram identificadas entre 1.350 cm-1 e 1.600 cm-1. Na análise termogravimétrica dos diversos produtos de síntese observou-se um comportamento similar, onde três estágios foram identificados. O primeiro estágio, que se inicia à temperatura ambiente até aproximadamente 220ºC, envolve a eliminação de água fisiosorvida nas amostras; o segundo estágio (220ºC até 400ºC) está relacionado à decomposição de parte das hidroxilas e o terceiro e último estágio (400ºC até 850ºC), está relacionado a decomposição do restante das hidroxilas e do ânion carbonato intercalado. O material obtido foi calcinado, dividido em partes iguais e colocado em contato com uma solução com diversas concentrações de nitrato, que foram quantificadas por cromatografia. Os resultados revelaram que esse HDL é razoável adsorvente para tratamento de efluentes contaminados por excesso de nitrato.
Abstract: The most common water pollution in urban areas is a nitrate, mainly caused by human actions. The maximal concentration established at the drinking water protocol elaborated by Ministry of Health is 50 milligrams of nitrate per liter. Consumption above this level can cause diseases in humans, such as cancer in adults and methemoglobinemia in infants. It is of great interest to develop new methods that are able to reduce or remove these contaminants such as adsorption method. The layer double hydroxides (LDHs) are synthetic or natural minerals composed of plates with metal hydroxides positively charged anions that are stabilized and interlayer anions and water. These compounds have different physical and chemical properties like thermal stability, ion exchange capacity, porosity and high surface area, and electrochemical properties "memory effect". These properties allow this composts to be used in various applications, mainly as adsorbents, catalysts and anti-acids. The objective of this work was to synthesize, characterize and apply a LDH on the sorption of nitrate. The synthesis of this material was made by the co-precipitation method with variable pH, using zinc as a divalent cation, and aluminum as trivalent cation, with carbonate anion occupying the interlamelar apace and sodium hydroxide solution as the pH controller. The synthesized material was characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, the term gravimetric analysis and Infrared spectroscopy analysis. The HDLs synthesized show a pattern similar to hydrotalcite, with basal reflections (003) and (006) that characterize the material as being lamellar. The HDLs shown a good structural order, with basal spacing equal to 7.54032 Ǻ, Ǻ 7.53840, 7.53653 and 7.54187 Å Ǻ, obtained the ratios 0.33, 0 , 29, .25, .22, respectively. These values of basal spacing agree with the expected value for LDHs intercalated with carbonate. The results of infrared spectroscopy for all synthesized LDHs are similar. The compounds shown a broad and intense band at about 3400 cm-1, which is attributed to stretching vibration of O-H bond, referring to the hydroxyl group of the brucite layer. The presence of a shoulder at 3000 cm-1 is attributed to hydrogen bonding between water and anion in the interlayer. The main absorption bands were identified among anions 1350 cm-1 and 1600 cm-1. The thermo gravimetric analysis showed a similar behavior. Three stages were identified. The first stage begins at room temperature until 220°C involves the removal of adsorbed water in samples, the second stage (220° C to 400°C) is related to the decomposition of part of the hydroxyl groups and the third and last stage (400°C until 850°C) is related to decomposition of the remaining hydroxyl and the carbonate anion intercalated. Material was heated, equally divided and placed in contact with a solution containing various concentrations of nitrate, which was quantified by chromatography. Results of experiments with sorption showed that LDH is a moderate sorbent for treatment of effluents contaminated with excess nitrate.
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::GEOLOGIA::GEOQUIMICA
Keywords: Adsorção
Hidróxido duplo lamelar
Nitrato
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
metadata.dc.source: 1 CD-ROM
Appears in Collections:Faculdade de Geologia - FAGEO/IG

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