Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Faculdade UnB de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2016. / Submitted by Raiane Silva (raianesilva@bce.unb.br) on 2017-07-24T16:44:26Z No. of bitstreams: 1 2016_PauloHenriqueMichelsBrito.pdf: 2305370 bytes, checksum: 1186e339f1fbdbc370add035580d036e (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-09-06T21:21:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_PauloHenriqueMichelsBrito.pdf: 2305370 bytes, checksum: 1186e339f1fbdbc370add035580d036e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T21:21:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_PauloHenriqueMichelsBrito.pdf: 2305370 bytes, checksum: 1186e339f1fbdbc370add035580d036e (MD5) Previous issue date: 2017-09-06 / O presente estudo objetivou a proposição de uma nova nanotecnologia para remoção do corante Direct Yellow 12 de meios aquosos, baseada no uso de nanoadsorventes magnéticos de custo reduzido, com pouca geração de resíduos e baixo potencial de impactos ambientais. Indústrias têxteis e de tintas utilizam uma grande quantidade de corantes, pigmentos e metais perigosos com alto potencial de poluição dos efluentes. Métodos tradicionais para a remoção da coloração das águas residuais incluem: separação por membranas, degradação biológica, oxidação química, coagulação e floculação. Mais recentemente, alguns métodos com base na separação química magneticamente assistida têm sido propostos, por serem mais eficientes e gerarem menos resíduos. Nesse contexto, foi proposta a síntese, a caracterização e a aplicação de nanoadsorventes magnéticos à base de nanopartículas de ferrita funcionalizadas com brometo de cetiltrimetilamônio. Os nanoadsorventes foram sintetizados a partir do método de coprecipitação em meio alcalino, com posterior tratamento de superfície, resultando em nanopartículas core-shell do tipo MnFe2O4@ɣ-Fe2O3. O controle do pH do meio permitiu a obtenção de amostras de dois tamanhos médios distintos. A funcionalização da superfície das nanopartículas se deu com a adição de brometo de cetiltrimetilamônio em meio aquoso em pH = 10. O estudo da cinética de adsorção, e da influência do pH, da concentração inicial de corante e da taxa de agitação no processo de adsorção foram estudados em soluções padronizadas de poluente com 0,5 g / L de nanoadsorvente. Após o processo de adsorção, os nanoadsorventes carregados com os poluentes foram separados com ímã de Nd-Fe-B, e a concentração final de Direct Yellow 12 na solução decantada foi determinada por espectroscopia UV-VIS em comprimento de onda de 396 nm. Os resultados foram analisados a partir dos modelos de Langmuir e Freundlich, evidenciando-se que o tamanho médio das nanopartículas possui influência importante sobre a adsorção do Direct Yellow 12. Os nanoadsorventes se mostraram mais eficientes em pH = 5,0. O tempo de contato necessário para atingir o equilíbrio foi de 30 minutos. Constatou-se que a capacidade máxima de adsorção foi aproximadamente 108% maior para o nanoadsorvente de menor tamanho médio (58,49 mg/g contra 28,10 mg/g) devido a sua maior área superficial. Finalmente, os nanoadsorventes foram recuperados a partir de ciclos de lavagens e reutilizados em testes de remoção com eficiência entre 50% e 55%. / The present study is aimed to propose a new nanotechnology for the removal of Direct Yellow 12 dye from aqueous media, in order to allow a reuse of nanoadsorbents in treatment plants, reducing the cost, waste generation and environmental impact potential. The textile and paint industries use a large quantity of dyes, pigments and dangerous metals with high pollution potential of the effluents. In this context, some methods for removal of these contaminants are available: separation by membrane, biologic degradation, chemical oxidation, coagulation and flocculation. Recently, chemical separation methods with magnetic assistance have been propose, since they are more efficient and produce fewer residues. In this context, it is proposed a synthesis, characterization and application of magnetic nanoadsorbents based on ferrite nanoparticles functionalized with cetyltrimethylammonium bromide. The nanoadsorbents were synthetized using the coprecipitation methods in alkaline medium, and later surface treated resulting in core-shell nanoparticles of the type MnFe2O4@ɣ-Fe2O3. The pH control allowed obtention of two distinct particle sizes. The functionalization of the nanoparticle surfaces was done adding cetyltrimethylammonium bromide in an aqueous solution of pH = 10. The adsorption kinetics, the pH influence, and the initial dye concentration were investigated in standard solutions of pollutant with 0.5 g / L of nanoadsorbent. After the adsorption process, the nanoadsorbents loaded with the pollutants were separated with Nd-Fe-B magnet, and the final concentration of Direct Yellow 12 in the decanted solution was determined by UVVIS spectroscopy with wavelength of 396 nm. The results were analyzed using the Langmuir and Freundlich models, illustrating the importance of the average particle size in the Direct Yellow 12 adsorption. Nanoadsorbents revealed to be more efficient at pH = 5.0. The contact time required to reach equilibrium was 30 minutes. It was found that the maximum adsorption capacity was approximately 108% higher for smaller sized nanoadsorbent (58.49 mg / g vs. 28.10 mg / g) due to its higher surface area. Finally, the nanoadsorbents were recovered from wash cycles and reused in removal tests with efficiency between 50% and 55%.

Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Faculdade UnB de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2018. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-11T20:04:42Z No. of bitstreams: 1 2018_FabianaNarcisodaSilva.pdf: 2228849 bytes, checksum: 73a83455231ec6f9031f1ac4cab1b7b5 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-14T19:13:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_FabianaNarcisodaSilva.pdf: 2228849 bytes, checksum: 73a83455231ec6f9031f1ac4cab1b7b5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-14T19:13:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_FabianaNarcisodaSilva.pdf: 2228849 bytes, checksum: 73a83455231ec6f9031f1ac4cab1b7b5 (MD5) Previous issue date: 2018-07-05 / A atividade industrial tem gerado uma grande quantidade de metais pesados no meio ambiente. No caso do cromo hexavalente Cr(VI), utilizado principalmente em indústrias de curtumes químicos, a sua descarga não apropriada em efluentes líquidos representa sérias ameaças à saúde humana devido às suas propriedades cancerígenas e sua toxidade. Para controlar o efeito negativo da presença de Cr(VI) em efluentes industriais, dos quais apresentam uma diversidade de íons que coexistem com o Cr(VI) e nem sempre estão sob temperatura ambiente, a separação química magneticamente assistida é uma ferramenta muito promissora devido à sua eficiência, custo e não geração de grandes quantidades de resíduos. Este trabalho enfoca a investigação da influência de íons competidores e da temperatura na adsorção de Cr(VI) por nanoadsorventes magnéticos com base em nanopartículas core-shell do tipo CoFe2O4@-Fe2O3. Os nanoadsorventes magnéticos foram sintetizados usando o método de coprecipitação hidrotermal em meio alcalino seguido de um tratamento superficial com Fe(NO3)3. Controlando o pH do meio, foram produzidas amostras compostas por nanopartículas de dois tamanhos médios diferentes (7,5 nm e 14,6 nm). A influência da concentração inicial de cromo e a temperatura da adsorção foram avaliadas a partir de estudos em bateladas utilizando 0,7 g / L de nanoadsorvente. Após a adsorção química, os nanoadsorventes magnéticos foram separados por um ímã de Nd-Fe-B e a concentração final de cromo foi determinada por espectroscopia de absorção atômica de chama. Os resultados foram analisados pelas isotermas dos modelos de Langmuir e Freundlich e mostraram que os nanoadsorventes removeram mais de 95% de Cr (VI) em pH = 2,5 para um tempo de contato de 30 min. Os íons que coexistem com o Cr(VI) em efluentes industriais não apresentaram influência significativa no processo adsortivo, revelando que os nanoadsorventes elaborados apresentam uma boa seletividade para a adsorção de Cr(VI). A termodinâmica do processo de adsorção foi investigada por meio do cálculo da variação da energia livre de Gibbs, de entalpia e de entropia. Os resultados mostraram que o processo de adsorção de Cr(VI) é espontâneo, endotérmico e apresenta aumento na aleatoriedade na interface sólido-solução. / The industrial activity has been generated a large amount of heavy metals in the environment. In the case of hexavalent chromium Cr(VI), mostly used in chemical tannery industries, its unappropriated discharge in liquid effluents poses serious threats to the human health due to its carcinogenic properties and their toxicity. In order to control the negative effect of the presence of Cr (VI) in industrial effluents, of which present a diversity of ions that coexist with Cr (VI) and high temperature, the magnetically assisted chemical separation is a very promising tool due to its efficiency, cost and non-generation of large quantities of waste. This work focuses the investigation of the influence of competing ions and of the temperature of chromium (VI) adsorption on magnetic nanoadsorbents based on core-shell CoFe2O4@-Fe2O3 nanoparticles. The magnetic nanoadsorbents were synthesized using the hydrothermal coprecipitation method in alkaline medium followed by a surface treatment with Fe(NO3)3. Controlling the pH of the medium, samples composed by nanoparticles of two different mean sizes were produced (7.5 nm and 14.6 nm). The influence of initial chromium concentration and temperature of adsorption were evaluated from batch studies using 0.7 g/L of the nanoadsorbents. After chemical adsorption, the magnetic nanoadsorbents were separated by an Nd-Fe-B magnet and the final concentration of chromium was determined by flame atomic absorption spectroscopy. The results were analyzed by the isotherms of the Langmuir and Freundlich models and showed that the nanoadsorbents removed more than 95% of Cr(VI) in pH = 2.5 for a contact time of 30 min. The ions that coexist with Cr(VI) in industrial effluents did not present significant influence in the adsorption process, revealing that the elaborated nanoadsorbents present a good selectivity for adsorption of Cr (VI). The thermodynamics of the adsorption process was investigated by means of calculation the Gibbs free energy change, enthalpy and entropy. The results showed that the Cr(VI) adsorption process is spontaneous, endothermic and shows an increase in randomness at the solid-solution interface.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Planaltina, Mestrado em Ciências de Materias, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-06-24T15:32:04Z No. of bitstreams: 1 2016_HelenaAugustaLisboaOliveira.pdf: 3245777 bytes, checksum: 6d9de97f26aa6a5bda72a81dfd612ab6 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-07-08T20:38:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_HelenaAugustaLisboaOliveira.pdf: 3245777 bytes, checksum: 6d9de97f26aa6a5bda72a81dfd612ab6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-08T20:38:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_HelenaAugustaLisboaOliveira.pdf: 3245777 bytes, checksum: 6d9de97f26aa6a5bda72a81dfd612ab6 (MD5) / O homem interage e afeta o meio ambiente todos os dias. A poluição gerada por ele prejudica não somente sua saúde, mas toda a fauna e flora. Os efluentes industriais são a principal fonte de poluição de ambientes aquáticos por metais pesados. A recuperação do Cr(VI), metal pesado altamente tóxico presente nos efluentes, é uma opção atrativa por razões econômicas e ambientais. O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de uma nova nanotecnologia para remediação ambiental em que foram elaborados, caracterizados e aplicados nanoadsorventes magnéticos baseados em nanopartículas core-shell do tipo CoFe2O4@γ-Fe2O3 para remoção do Cr(VI) de meios aquosos. Os nanoadsorventes foram sintetizados pelo método de coprecipitação, que tem baixo custo energético e permite a preparação de nanopartículas de baixa polidispersão em tamanho e controle de tamanho médio, que no caso resultou em nanoadsorventes de 7,20 nm e 13,80 nm de diâmetro (rotulados como FPCo1 e WCo1, respectivamente). A remoção do Cr(VI) do meio aquoso se faz pela adsorção, método avançado de alta eficiência, em especial por se tratar de adsorventes em escala nanométrica, neste caso, possuindo grande área superficial, seguido de separação química magneticamente assistida, método rápido e também de alta eficiência. Nesse contexto, foram realizados ensaios para avaliar parâmetros importantes no processo de adsorção como pH, tempo de contato entre o adsorvente e a solução contaminada, concentração inicial de poluente, taxa de agitação da solução em contato com os nanoadsorventes e tamanho médio do nanoadsorvente. As condições ótimas para a adsorção mais eficiente com 5 g/L de nanoadsorvente foram: pH = 2,5, tempo de contato mínimo de 5 minutos, agitação de 400 RPM, e nanoadsorvente de menor tamanho, FPCo1. A capacidade de adsorção estimada foi de 11,33 mg/g para o WCo1 e 15,34 mg/g para o FPCo1. Ao final, os nanoadsorventes usados passaram por ciclos de dessorção visando à recuperação, que foi de cerca de 63,35% para o WCo1 e 52,34% para o FPCo1. O Cr(VI) removido pode, posteriormente, ser transformado em matéria prima com valor agregado, de forma econômica e ambientalmente vantajosa, sem que haja a geração de resíduo. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Everyday the man interacts and affects the environment. The pollution generated impair not only the human health, but also all the fauna and flora. The industrial effluents are the major source of water pollution by heavy metals. The recovery of Cr(VI), a highly toxic heavy metal present in wastewater, is an attractive option for economic and environmental reasons. This study aimed to develop a new nanotechnology to environmental remediation, in which the magnetic nanosorbents were elaborated, characterized and applied based on core-shell nanoparticles of the type CoFe2O4@γ-Fe2O3 for Cr(VI) removal on aquatic environment. The nanosorbents were synthesized by the coprecipitation hydrothermal method, that has low energy cost and allows the preparation of low size dispersion nanoparticles and average size control, resulting in 7,20 nm and 13,80 nm nanosorbents diameter (labeled as FPCo1 and WCo1, respectively). The removal of Cr(VI) from aqueous solution was made by adsorption, an advanced method with higher efficiency, especially because the adsorbents are in nanoscale, thus, resulting in a large superficial area, followed by magnetically assisted chemical separation, which is a modern and fast method and also highly efficient. In this context, assays were performed to evaluate important parameters in the adsorption process such as pH, contact time between the adsorbent and the contaminated solution, initial pollutant concentration, speed of stirring and medium size nanosorbent. The optimum conditions for the most efficient absorption using 5 g/L of nanosorbent were: pH = 2,5, minimum contact time of 5 minutes, stirring of 400 RPM, and nanosorbent smaller, FPCo1. The estimated adsorption capacity was 11.33 mg/g for the WCo1 and 15.34 mg/g for the FPCo1. At the end, the used nanosorbents undergone desorption cycles for retrieval, which was of 63.35% for WCo1 and 52.34% for FPCo1. The removed Cr(VI) can be later refurbished in raw material with added value, in an economical and environmentally friendly manner without waste production.