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Consultar: Programa de Ps-Graduao em Zootecnia

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Ttulo [PT]: Adsoro de fsforo e chumbo em ferrihidritas-2 linhas coprecipitadas com Cr(III), Zn(II), Ni(II), Pb(II) e Al(III)
Autor(es): Cesar Crispim Vilar
Palavras-chave [PT]:

Solo. Propriedades qumica. Adsoro de chumbo. Ferrihidritas sintticas. Adsoro de fsforo. Modelos de complexao. Modelo da capacitncia constante. Modelo da tripla camada modificado. Brasil.
Palavras-chave [EN]:
Soil. Chemical properties. Adsorption of lead. Synthetic Ferrihidritas. Adsorption of phosphorus. Complexation models. The constant capacitance model. Modified triple-layer model. Brazil.
rea de concentrao: Solos e Nutrio de Plantas
Titulao: Doutor em Agronomia
Banca:
Antonio Carlos Saraiva da Costa [Orientador] - UEM
Marcelo Augusto Batista - UEM
Vitor de Cinque Almeida - UEM
Dimas Augusto Morozin Zaia - UEL
Cristine Elizabeth A. Carneiro - UEL
Resumo:
Resumo: Este trabalho foi realizado com o objetivo de estudar as alteraes de propriedades qumicas e mineralgicas de ferrihidrita coprecipitadas com metais e seu comportamento quanto a adsoro de fsforo e chumbo. Para tanto, foram sintetizadas amostras de ferrihidrita pura (F0) e coprecipitadas com duas concentraes dos metais Cr(III), Zn(II), Ni(II), Pb(II) e Al(III). No captulo 1, apresentada uma introduo geral sobre o tema em estudo. Depois, no captulo 2, esto os dados obtidos durante a sntese e caracterizao dos minerais. Em seguida, nos captulos 3 e 4, so apresentados os resultados dos experimentos de adsoro de fsforo e chumbo, respectivamente. As alteraes na estrutura das ferrihidrita foram estudadas por anlise trmica e de difrao de raios-X. Foram realizados experimentos de adsoro de fsforo e chumbo variando pH, fora inica e concentrao inicial de fsforo. Aos dados de adsoro, foram ajustados modelos de adsoro empricos (Langmuir e Freudlich) e qumicos (Modelo da capacitncia constante - MCC e modelo da tripla camada difusa modificado - TLM). Foi possvel coprecipitar ferrihidritas com ctions substituindo o Fe em concentraes que variaram de 0,3 a 11 mol%. A ordem crescente de substituio do Fe pelos ctions para a menor concentrao de metais foi: F6,4Ni > F5,3Al > F4,2Zn > F3,9Cr > F0,3Pb. Para as amostras que receberam maior concentrao de metais, a ordem se modificou para F11Al > F9,8Zn > F8,4Ni > F7,6Cr > F0,9Pb. A capacidade dos metais substiturem o Fe foi determinada pelo raio inico e solubilidade dos metais. As amostras F0,3Pb e F0,9Pb apresentaram posio dos reflexos em valores menores e menor cristalinidade. As anlises de calorimetria diferencial de varredura mostraram temperatura de evoluo da ferrihidrita para hematita de 371C na amostra F0, sendo que, para todas as outras, foi maior do que 449C. A amostra que apresentou maior adsoro de fsforo independente da concentrao inicial foi a F0,9Pb e a que apresentou menor foi a F0. Estas amostras tambm foram a que menor e maior quantidade de fsforo dessorveram. Os experimentos de adsoro de fsforo variando o pH mostraram comportamento semelhante para todas as amostras de ferrihidrita, sendo que houve diferena muito pequena entre a menor e a maior fora inica. O MCC ajustou os dados de adsoro de P variando o pH, sendo melhor para a maior fora inica. As reaes de formao de complexos monodentados foram as selecionadas nesse modelo. O TLM no ajustou os dados de adsoro de fsforo. A adsoro de chumbo foi mxima em valores de pH acima de 5,5. O MCC ajustou os dados de adsoro com a utilizao de somente um complexo de esfera interna bidentado. O TLM apresentou um erro menor, provavelmente porque foi possvel o ajuste com um maior nmero de espcies (1 bidentada, 1 monodentada e 1 complexo de esfera externa). A coprecipitao da ferrihidrita com os diferentes metais no afetou o ajuste dos modelos qumicos adsoro de chumbo, se comparados ferrihidrita pura, exceto s amostras F0,3Pb e F0,9Pb.

Abstract: This work was carried out to study the changes on chemical and mineralogical properties of ferrihydrites coprecipitaded with metals and their phosphorus and lead adsorption behavior. For this purpose, samples of pure (F0) and two metal concentration (Cr(III), Zn(II), Ni(II), Pb(II) and Al(III)) were synthesized. A general introduction to the topic under study is presented in Chapter 1. Then, in Chapter 2, the data obtained during the synthesis and characterization of minerals. Moreover, in Chapters 3 and 4 the results of the adsorption and modeling experiments are presented for phosphorus and lead, respectivelly. Changes in ferrihydrite structure were studied by thermal analysis and X-ray diffraction. Phosphorus and lead sorption experiments with varying pH, ionic strength and initial concentration of phosphorus were performed. Empirical (Langmuir and Freudlich) and surface complexation models (Constant Capacitance Model - MCC and modified Triple Layer Model - TLM) were adjusted to data. Ferrihydrites were coprecipitate with cations and metal concentrations ranged from 0.3 to 11 mol%. The order of increasing metal content in the lower initial metal content was: F6,4Ni > F5,3Al > F4,2Zn > F3,9Cr > F0,3Pb. For samples with higher initial metal content the order changed to: F11Al > F9,8Zn > F8,4Ni > F7,6Cr > F0,9Pb. The ability of metals to substitute Fe was determined by their ionic radius and solubility. Lead coprecipitaded samples presented lower position of reflexes and lower crystallinity values by X-rays analysis. Differential scanning calorimetry showed the evolution of ferrihydrite to hematite at 371C for F0, and for all other was greater than 449C. The sample that showed the highest phosphorus adsorption capacity was F0,9Pb and the lowest F0. These minerals desorbed also the smaller and larger amount of phosphorus. The sorption experiments varying the pH showed similar behavior for all ferrihydrite samples. The MCC adjusted to phosphorus adsorption data varying the pH and ionic strength, being better for the highest ionic strength. The monodentate complexes were selected in this model. The TLM did not fit to phosphorus adsorption data. Lead adsorption was higher at pH values above 5.5. MCC fit to the data using only one inner sphere bidentate complex. TLM presented a better fit, probably because it was possible to fit a larger number of species (1 bidentate, 1 monodentate 1 and 1 outer sphere complex). Coprecipitation of ferrihydrite with different metals did not affect the fit of the surface complexation models, except to lead ferrihydrites that interfere at lead adsorption experiments.
Data da defesa: 8/12/2013
Cdigo: vtls000215289
Informaes adicionais:
Idioma: Portugus
Data de Publicao: 2013
Local de Publicao: Maring, PR
Orientador: Prof. Dr. Antonio Carlos Saraiva da Costa
Instituio: Universidade Estadual de Maring. Centro de Cincias Agrrias. Programa de Ps-Graduao em Agronomia
Nvel: Tese (doutorado em Agronomia)/
UEM: Departamento de Agronomia

Responsavel: zenaide
Categoria: Aplicao
Formato: Documento PDF
Arquivo: TeseDR-Verso CD - PGA (1).pdf
Tamanho: 8355 Kb (8556028 bytes)
Criado: 11-11-2014 11:25
Atualizado: 11-11-2014 11:35
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