It is undoubtable that the geological path followed by a bentonite natural occurrence, will set a birthmark in terms of grade and quality, the former being expressed in terms of mineralogical composition, smectite content and other aspects derived from the bulk sample characterization, and the latter being expressed in terms of the crystal chemistry of smectite species present and derived from the clay size fraction observations. The influence of parent rock composition, genesis mode, burial history and preservation conditions after alteration, would set the fingerprint on bentonite and inherent structural features in smectites species, which determines potential industrial and scientific uses. The following thesis aims to evaluate physicochemical properties of 12 bentonite samples, coming from the six most relevant bentonite bearing geological areas located in the Mercosur economic block (Argentina, Brazil and Uruguay)1; in order to stablish possible correlations between distinctive geological contexts, and observed characteristics from whole rock providing information regarding grade and the clay size fraction will provide information regarding quality. Mineralogical composition corroborated the tendency to be influenced by the geochemical signature of parent rock firstly, and secondly genesis mode (probably due to lack of information in this aspect). Age, on the other hand, could on the contrary, be a misleading parameter; in the sense that preservation is not necessarily time dependent. Poor grade and the presence of mixed layers and accessory clay mineral phases (mostly kaolinite but also I/S, illite and pyrophyllite) appear to be associated with hydrothermal to sedimentary alteration modes, higher grade bentonites with tendency to yield extreme relative values of physical properties, measured in layer charge, swelling and organic sorption, were found in association to diagenetic bentonites. In terms of smectite species, all members found belong to the montmorillonite-beidellite series, and rhyolitic to dacitic volcanic source, tends to alter into the montmorillonite end member of the series; and accordingly, basic precursors (basalt) to intermediary (andesite), show a tendency to alter into transitional up to beidellite Fe-rich end members of the series respectively. To evaluate implications on possible applications, crystal chemistry was evaluated over the <1 µm size fractions by XRD and XRF along with other accessory techniques (FTIR, SEM-EDS and size distribution analysis), finding a clear trend, between layer charge relative magnitude, as a function organo-sorption behavior; by simply evaluating the d-001 XRD reflections on oriented slides after first K-saturation and sequential ethylene glycol solvation, against (CTAC)-montmorillonite d001 basal reflection , being inversely proportional and resulting in a broad variety Organophilic XRD patterns, showing distinctive expandability behavior ranging from 15,2 Å To 21,68 Å. As a function of alkyl chain size and the known sorption isotherm, basically all patterns of organo-compound sorption where observed, going from lateral monolayer to paraffin type sorption behavior. / É inquestionável que o caminho geológico seguido pela ocorrência natural de bentonitas, irá indicar suas características em termos de teor e qualidade, o primeiro expressado em termos da composição mineralógica, conteúdo de esmectitas e outros aspectos derivados da caracterização da amostra cabeça, e o Segundo expressado em termos da química cristalina das espécies esmectiticas presentes e derivado das observações na fracção de tamanho de argilas. A influência da composição da rocha parental, sua gênese, o histórico de soterramento e das condições de preservação após processo de alteração, determinaria a \"impressão digital\" da bentonita e as características estruturais inerentes as espécies de esmectitas, que determina os usos potenciais e industriais. O objetivo deste trabalho é avaliar propriedades físico-químicas de 12 amostras de bentonitas, provenientes de seis áreas geológicas mais relevantes localizadas no bloco econômico do Mercosul (Argentina, Brasil e Uruguai)2; o intuito é estabelecer possíveis correlações entre contextos geológicos distintos e características observadas em rochas (teor) e fração de tamanho de argila (qualidade). A composição mineralógica corroborou a tendência de ser influenciada pela assinatura geoquímica da rocha parental em primeiro lugar, e em segundo lugar, por sua gênese (provavelmente devido à falta de informação neste aspecto). A idade, por outro lado, poderia, pelo contrário, ser um parâmetro ilusório, no sentido de que a conservação não é necessariamente dependente do tempo. Baixo teor e baixo conteúdo de esmectita, assim como a presença de camadas mistas e fases argilosas acessórias (principalmente caulinita, mas também I/S, ilita e pirofilita) parecem estar associadas aos modos de alteração hidrotermal a sedimentar, bentonita de alto teor, com tendência a produzir valores relativos extremos de propriedades físicas, medidas em carga foliar, inchamento e sorção orgânica, foram encontradas em associação com bentonitas diagenéticas. Em termos de espécies de esmectitas, todos os membros identificados como pertencentes a série montmorilonita-beidellita, e a fonte vulcânica riolítica a dacítica, tendem a se alterar para membro final da série montmorilonita, e consequentemente, os precursores básicos (basalto) e intermediário (andesito), mostram tendência a se alterar em membros transitórios e beidellita ricos em ferro, respectivamente. Para avaliar as implicações nas possíveis aplicações, a química cristalina foi avaliada nas frações abaixo de 1 µm por DRX e FRX, juntamente de outras técnicas de apoio (FTIR, MEV/EDS e distribuição granulométrica), encontrando uma tendência clara entre a magnitude relativa da carga da camada, como uma função do comportamento da organo-absorção, simplesmente avaliando as reflexões basais em d-001 a partir de lâminas orientadas após a primeira saturação em potássio e solvatação sequencial de etileno glicol, contra reflexão em d-001 da (CTAC)-montmorilonita, sendo inversamente proporcional e resultando em uma ampla variedade de padrões de DRX organofílico, mostrando um comportamento de expansibilidade distinto, variando de 15,2 Å a 21,68 Å. Como função do tamanho da cadeia carbônica e da isoterma de sorção conhecida, basicamente todos os padrões de sorção de organo-compostos foram observados, partindo do comportamento de sorção do tipo monocamada lateral para sorção tipo parafina.

Submitted by Deyse Queiroz (deysequeirozz@hotmail.com) on 2018-06-13T13:49:19Z No. of bitstreams: 1 GILVANISE ALVES TITO - TESE PPGEA 2009..pdf: 11064945 bytes, checksum: bac5edce5a2a3875418ba29344312d3e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-13T13:49:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GILVANISE ALVES TITO - TESE PPGEA 2009..pdf: 11064945 bytes, checksum: bac5edce5a2a3875418ba29344312d3e (MD5) Previous issue date: 2009-09 / A contaminação dos solos por metais pesados tem sido um problema crescente ao meio ambiente e à saúde das pessoas em função da alta toxicidade, razão por que a ciência busca alternativas que possam impedir ou pelo menos minimizar os efeitos poluidores desses metais ou, ainda, remediar os ambientes já contaminados. Assim, vários estudos utilizando matérias adsorventes estão sendo conduzidos como forma de reduzir os efeitos poluidores desses metais. E importante conhecer o processo de adsorção de metais pesados por minerais de argila, uma vez que estes são capazes de imobilizar referidos metais. No presente trabalho avaliou-se, através de três experimentos, a capacidade da bentonita na remediação de solos contaminados com zinco e cobre. O primeiro experimento consistiu no estudo da adsorção desses metais pela bentonita, em pH 4; 5 e 6, utilizando-se os modelos matemáticos de Langmuir e Freundlich. A partir de experimentos tipo "batch" foram elaboradas isotermas de adsorção com quantidades crescentes de zinco e cobre (5; 10; 20; 30; 50; 100; 150 e 200 mg L"1); o segundo experimento consistiu no estudo da mobilidade de zinco e cobre em colunas de lixiviação, preparadas com solo e doses crescentes de bentonita (0; 30 e 60 t ha"1). Os parâmetros de transporte foram calculados através do modelo computacional DISP. No último experimento avaliou-se, em casa de vegetação, o efeito das doses de zinco e cobre (50; 250 e 450 mg kg"1) e de bentonita (0; 30 e 60 t ha"1), adicionados ao solo, na produção de fitomassa e composição mineral do feijoeiro. Terminado o experimento (65 dias), foram determinadas as concentrações do zinco e do cobre nas partes aéreas e nas raízes das plantas e no solo das unidades experimentais, cujos resultados permitiram concluir que a incorporação de bentonita ao solo aumentou a adsorção do zinco e do cobre e que esta adsorção é dependente do pH da solução; que os modelos de Langmuir e Freundlich se apresentaram adequados para descrever a adsorção desses metais; que o tamanho das partículas da bentonita não influenciou na adsorção e a incorporação de bentonita ao solo contribuiu para diminuir a concentração e o acúmulo dos metais zinco e cobre, nas plantas de feijão-macassar. / The contamination of soil by heavy metais has been a growing problem to the environment and to the people's health in function of their toxicity, that has induced the science to search alternatives to prevent, or at least, minimize the pollutant effects of those metais or still, remediate the already polluted environment. Thus, several studies using sorbent materiais are conducted aiming to reduce the pollution problems produced by the excess of heavy metais. It is important to know the process of adsorption of heavy metais by clay minerais, because these are capable to immobilize such metais. The present study was carried out aiming, through three experiments, to evaluate the ability of the bentonite clay on the remediation of soils contaminated with zinc and copper. The fírst experiment consisted in studying the adsorption of these metais by bentonite at pH 4; 5 and 6, using the mathematical models of Langmuir and Freundlich. Adsorption isotherms were elaborated from batch adsorption assays, with increasing zinc and copper concentrations (5; 10; 20; 30; 50; 100; 150 and 200 mg L"1); the second experiment consisted in studying the zinc and copper mobility through leaching columns, prepared with soil and increasing bentonite leveis (0; 30 and 601 ha"1). The transport parameters were calculated using the computer model DISP. Finally, a greenhouse experiment was conducted to evaluate the effects of zinc and copper (50; 250 and 450mg kg"1) and bentonite (0; 30 and 60 t ha"1) added to the soil, on the phytomass production and mineral composition of a bean plant (Vigna unguiculata.h). At the end of the experiment (65 days) the phytomass and the content of zinc and copper in the aerial part, in the roots and in the soil were determined. It was observed that the adsorption of the elements increased with the bentonite application being dependent of the pH of the solution; the two studied models are appropriate to describe the zinc and copper adsorption for the bentonite; the granulometric size of the bentonite does not influence the metais adsorption and that the application of bentonite to the soil contributed to the decrease the concentration and accumulation of the heavy metais in the bean plant.

Orientadores: Meuris Gurgel Carlos da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-08T07:19:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sebok_CarlodeFaria_M.pdf: 10695101 bytes, checksum: ab11890fc45a6f76a4722b89c0f80eb0 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O crescente desenvolvimento tecnológico no meio de produção leva, inevitavelmente, à geração de resíduos que crescem em proporção e toxicidade à medida que a complexidade desses processos aumenta. Os metais pesados, em particular, por serem elementos altamente tóxicos e praticamente indestrutíveis, sob o ponto de vista químico, podem, em baixíssimas concentrações, ser prejudiciais tanto ao meio quanto à saúde humana em curto, médio ou longo prazo. Com o intuito de contribuir na área de tecnologia ambiental, o presente trabalho visou analisar a influência das misturas de metais de níquel, zinco e cobre, no processo de adsorção, com argila nacional em leito fixo. A argila do tipo bentonita, que se constitui em resíduo de mineração, proveniente da mineradora São Jorge de Ipubi em Pernambuco, foi utilizada como adsorvente no processo. O material foi preparado em dimensões adequadas à. fluídodinâmica do sistema e submetido à calcinação a 500°C, a fim de garantir estabilidade estruturai para operação em leito fixo. Ensaios de adsorção monocomponente foram realizados, de modo a analisar a concentração inicial e vazão, usando argila de 3,38mm de diâmetro médio de partícula. Foi feito então um estudo de mistura ftxando-se a vazão de alimentação em 5mL/min e o diâmetro médio de partícula em 0,545mm. Os ensaios foram inicialmente monocomponente a 90 ppm seguidos por misturas binária e ternária com concentração total de 90 ppm. A quantidade de adsorção total (Q) das misturas foi avaliada até o volume de solução necessário para a saturação na condição monocomponente. Efeitos de interação das misturas foram avaliados quanto a Q, Qy (quantidade útil de remoção) e ZTM (zona de transferência de massa). Em todos os casos a argila estudada apresentou maior afinidade em mistura na ordem: Cu>Zn>Ni. Foram propostos e avaliados modelos para ajuste de Qs Qu e ZTM, nas condições de mistura exploradas experimentalmente, tendo sido altamente preditivos para Q e Qu. No caso da ZTM houve forte evidência de ocorrência de falta de ajuste apesar da menor preditividade / Abstract: Continuous technological development leads inevitably to residue generation. These grow in volume and toxicity as the increase of industrial processes complexity grow. Due to their high toxicity and non biodegradability, heavy metals specifically can, in extremely low concentrations, be harmful to human health and the environment under any type of exposure. This research analyzed the influence of Nickel, Zinc and Copper mixtures in a fixed bed bentonite adsorption process and gathered new data for a greater understanding of this technology. Bentonite supplied from São Jorge of Ipubi's mine was used for the adsorption tests. It was prepared and classified in order to fit the fluid dynamic process. Heat treatment was found necessary to assure physical stability on the fixed bed set. Single component ionic metal adsorption study was carried out with 3.38 mm grain size bentonite to evaluate the feed flow and initial concentration influence on the metal removal. A mixture design was then set with feeding flow fixed at 5 mL/min and clay mean diameter at 0.545 mm. In mixture design experiments 90 ppm initial concentration single component solutions were done followed by 90 ppm total initial concentration of binary and tertiary multicomponent experiments. Total metal removal (Q) was calculated based on the metal volume required for clay saturation on the single component metal experiments. Binary and tertiary interactions were evaluated as well as the effects of metal mixtures on Q, Qu (breakthrough removal) and ZTM (mass transfer zone). In all cases bentonite pointed out greater affinity in mixture conditions following the order: Cu>Zn>Ni. Models were proposed and evaluated to fit the effects of the mixture conditions over the response variables evaluated (Q, Qu and ZTM) and a high predictability was found for Q and Qu- ZTM, despite presenting a lower predictability compared to the other two had no lack of fit whatsoever / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Este trabalho, propõe nova tecnologia para tratamento de efluentes gerados pelas indústrias de laticínios. Atualmente este tipo de efluente, quando tratado, utiliza o processo biológico para reduzir a carga orgânica, contudo, este método, algumas vezes, não garante a remoção completa dos compostos orgânicos. Assim, é sugerido a utilização de argila bentonitica sódica para a adsorção da lactose como tratamento terciário do efluente da indústria de laticínios. A comprovação deste evento assim como sua quantificação foi realizada através de duas técnicas distintas: análise térmica e difração de raios-X. Os resultados obtidos foram positivos, pois comprovou-se não só a adsorção como também a absorção do material orgânico, no caso, a lactose na argila avaliada. Verificou-se a capacidade da argila bentonitica de Wyoming ab-adsorver até 50% da lactose. Assim, este trabalho oferece alternativa para o tratamento terciário do efluente das indústrias de laticínios. / This work considers new technology for effluent treatment generated by the dairy industries. Currently this type of effluent, when treated, uses the biological process to reduce the organic load, however, this method, some times, does not guarantee the complete removal of organic composites. Thus, the sodium bentonite use is suggested for the adsorption of the lactose as tertiary treatment of the effluent one of the dairy industry. The evidence of this event as well as its quantification was carried through two distinct techniques: thermal analysis and x-ray diffraction. The gotten results had been positive, therefore the adsorption not only proved the absorption of the organic material, in the case, the lactose in the evaluated clay. It was verified capacity of the Wyoming bentonite of to ab-adsorption up to 50% of the lactose. Therefore, this work offers alternative for the tertiary effluent treatment of the dairies industries.

Este trabalho, propõe nova tecnologia para tratamento de efluentes gerados pelas indústrias de laticínios. Atualmente este tipo de efluente, quando tratado, utiliza o processo biológico para reduzir a carga orgânica, contudo, este método, algumas vezes, não garante a remoção completa dos compostos orgânicos. Assim, é sugerido a utilização de argila bentonitica sódica para a adsorção da lactose como tratamento terciário do efluente da indústria de laticínios. A comprovação deste evento assim como sua quantificação foi realizada através de duas técnicas distintas: análise térmica e difração de raios-X. Os resultados obtidos foram positivos, pois comprovou-se não só a adsorção como também a absorção do material orgânico, no caso, a lactose na argila avaliada. Verificou-se a capacidade da argila bentonitica de Wyoming ab-adsorver até 50% da lactose. Assim, este trabalho oferece alternativa para o tratamento terciário do efluente das indústrias de laticínios. / This work considers new technology for effluent treatment generated by the dairy industries. Currently this type of effluent, when treated, uses the biological process to reduce the organic load, however, this method, some times, does not guarantee the complete removal of organic composites. Thus, the sodium bentonite use is suggested for the adsorption of the lactose as tertiary treatment of the effluent one of the dairy industry. The evidence of this event as well as its quantification was carried through two distinct techniques: thermal analysis and x-ray diffraction. The gotten results had been positive, therefore the adsorption not only proved the absorption of the organic material, in the case, the lactose in the evaluated clay. It was verified capacity of the Wyoming bentonite of to ab-adsorption up to 50% of the lactose. Therefore, this work offers alternative for the tertiary effluent treatment of the dairies industries.