CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Os BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos) constituem preocupaÃÃo particular pela sua toxicidade, sendo formados no meio ambiente pela oxidaÃÃo incompleta dos combustÃveis fÃsseis, os quais contaminam a atmosfera; pelo descarte de efluentes industriais, por derrames durante o transporte e por vazamentos em postos de combustÃveis, contaminando o solo e a Ãgua, e acumulando-se, principalmente, nas Ãguas subterrÃneas. Tecnologias convencionais e avanÃadas vÃm sendo utilizadas na tentativa de tratamento e remediaÃÃo de Ãreas contaminadas por BTEX. As zeÃlitas englobam grande nÃmero de minerais naturais e sintÃticos que apresentam caracterÃsticas comuns. O grande potencial de aplicaÃÃo das zeÃlitas sintÃticas na Ãrea ambiental à mundialmente comprovado. Neste trabalho, avaliou-se a modificaÃÃo superficial da zeÃlita sintÃtica Y com surfactante HDTMA-Br e sua aplicaÃÃo para a remoÃÃo de BTEX de amostras aquosa. Foi realizado estudo da capacidade de troca catiÃnica (CTC) da zeÃlita e em seguida foram realizadas trÃs modificaÃÃes da zeÃlita com surfactante, correspondente a 50% da CTC, 100% da CTC e 200% da CTC. A zeÃlita sintÃtica e as modificadas foram submetidas a teste de adsorÃÃo dos BTEX. Os resultados mostraram que dentre as zeÃlitas modificadas, a ZMS-100 se mostrou mais eficiente na remoÃÃo dos BTEX. Este material foi utilizado para estudo de cinÃtica e isoterma de adsorÃÃo. O estudo de cinÃtica indicou que o equilÃbrio de adsorÃÃo multicomponente foi atingido em 6 horas e segue cinÃtica de pseudo-segunda ordem. Foram utilizados os modelos de Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson e Temkin para avaliar o mecanismo de adsorÃÃo dos BTEX pela ZMS-100. O modelo de Temkin foi adequado para todos os BTEX em um sistema multicomponente e os valores de capacidade de adsorÃÃo mÃxima foram de 175, 32; 164,58; 162,22; 152,41; 150,42 mg/g para m,p-xilenos, o-xileno, etilbenzeno, tolueno e benzeno, respectivamente. Foi realizado estudo de ciclos de regeneraÃÃo do material em batelada e os resultados mostraram que o adsorvente sà pode ser utilizado para um ciclo de adsorÃÃo na remoÃÃo do benzeno, para os outros componentes à possÃvel realizar quatro ciclos de adsorÃÃo. / BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes) are organic compounds of particular concern due to their toxicity. BTEX occur in the environment as products of incomplete oxidation of fossil fuels, thus polluting the atmosphere. Also, the disposal of industrial effluents, oil spills, and fuels leaks at gas stations are sources of BTEX contamination in soil and water, resulting in their accumulation mainly in groundwater. Conventional and advanced technologies have been used for treatment and remediation of contaminated areas. Zeolites include many natural and synthetic minerals that have characteristics in common. The potential application of synthetic zeolites in the environmental field has been reported worldwide. In this work, surface modification of synthetic zeolite Y by Hexadecyltrimethylammonium (HDTMA-Br) was studied, as well as its application for removal of BTEX from aqueous solution. The zeolite cation exchange capacity (CEC) was evaluated and three modifications of the zeolite with surfactant HDTMA-Br were carried out, with results corresponding to 50%, 100%, and 200% of CEC. The results of BTEX adsorption experiments onto both synthetic and modified zeolites showed that the ZMS-100 was the most efficient modified zeolite for BTEX removal. Adsorption isotherms and kinetics study of this material were carried out. Kinetics study indicated that multicomponent adsorption equilibrium was reached in 6 hours and followed pseudo-second order kinetics. Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson and Temkin models were used to evaluate the adsorption capacity of BTEX by ZMS-100. Temkin model was found to be suitable all BTEX in a multicomponent system, and maximum adsorption capacities of 175, 32, 164.58, 162.22, 152.41, and 150.42 mg g-1 were observed for m-xylene, p-xylene, o-xylene, ethylbenzene, toluene and benzene, respectively. Regeneration cycles of the zeolite were also performed and the results showed that the adsorbent can be used only for one adsorption cycle for the removal of benzene, while for the other BTEX up to four regeneration cycles can be achieved.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / The present work deals about the synthesis and characterization of magnetic zeolites obtained by hydrothermal route using kaolin from Brazilian Northeast as silicon and aluminum source. By means of the X-ray diffraction technique it was possible to identify zeolite LTA and zeolite P1 as major crystalline phases for each synthesis, with low intensity peaks referent to unreacted quartz present in the kaolin used, which is in accordance to the. FTIR spectra; the nanoparticles were identified as magnetite, with low intensity peaks referent to goethite. In scanning electron microscopy, however, it was not possible to morphologically identify these minor components, while the zeolites showed well defined morphologies, presenting unchanged morphology when in the composites form, but with nanoparticles dispersed over their surface, as expected. From transmission electron microscopy it was observed that the nanoparticles were of ca. 50 nm. Magnetic measurements indicated magnetite presence with superior diameter to critical diameter to superparamagnetic particles and remanent magnetization. Thermogravimetric analyses showed for the composites, lower mass loss than compared to the pure zeolites what may be associated to the improvement of its thermal stability. Granulometric distribution indicated nanoparticles agglomeration in variable sizes, while zeolites formed agglomerates of ca. 10 Âm. Water softening was accomplished by using both zeolites, with high efficiency on Ca2+ removal and similar behavior between the zeolite and its respective composite, being the best result observed for zeolite A, with efficiency of 97,95%, reaching equilibrium in the first contact minutes. The dependence on mass studies also showed that zeolite A and its composite presented the best efficiency, whereas zeolite P achieved the same removal levels using corresponding zeolite masses (45 mg). This way, the proposed method for zeolites synthesis proved to be efficient, so that the use of a magnet is capable to attract them, leading their excellent separation from the aqueous medium with its ionic exchange capacity unaffected. / O presente trabalho trata da sÃntese e caracterizaÃÃo de zeÃlitas magnÃticas obtidas por impregnaÃÃo de nanopartÃculas de magnetita a zeÃlitas A e P, sintetizadas por mÃtodo hidrotÃrmico utilizando caulim branco do Nordeste brasileiro como fonte de silÃcio e alumÃnio. Por meio da tÃcnica de difraÃÃo de raios-X foi possÃvel identificar como fases cristalinas majoritÃrias a zeÃlita LTA e P1 para cada sÃntese, com picos de baixa intensidade referentes a quartzo, resistente ao processo tÃrmico de tratamento prÃvio do caulim, bem como nos espectros de infravermelho; as nanopartÃculas foram identificadas como magnetita, havendo ainda indÃcios da presenÃa de goethita em pequena quantidade. Nas anÃlises de microscopia eletrÃnica de varredura, entretanto, nÃo foi possÃvel identificar esses componentes minoritÃrios morfologicamente; enquanto que a morfologia das zeÃlitas mostrou-se bem definida, sem alteraÃÃes apÃs a formaÃÃo dos compÃsitos, apenas com nanopartÃculas espalhadas em sua superfÃcie, como desejado. A partir da microscopia eletrÃnica de transmissÃo, pÃde-se observar melhor a variaÃÃo de tamanho das nanopartÃculas, em mÃdia de 50 nm. Medidas magnÃticas das amostras com essa propriedade indicaram a presenÃa de magnetita com diÃmetro superior ao diÃmetro crÃtico para partÃculas superparamagnÃticas e magnetizaÃÃo remanente. As anÃlises termogravimÃtricas mostraram que a adiÃÃo das nanopartÃculas Ãs zeÃlitas diminuiu sua perda de massa diante do aumento de temperatura e as anÃlises de distribuiÃÃo granulomÃtrica indicaram a aglomeraÃÃo das nanopartÃculas em tamanhos variÃveis, enquanto que as zeÃlitas formaram aglomerados de aproximadamente 10 Âm. Os ensaios de abrandamento de Ãguas mostraram alta eficiÃncia das zeÃlitas em remover Ca2+, com comportamento similar entre a zeÃlita e o seu respectivo compÃsito, encontrando para a zeÃlita A o maior percentual de remoÃÃo, de 97,95 %, atingindo equilÃbrio nos primeiros minutos de aplicaÃÃo. Os estudos de massa tambÃm mostraram a eficiÃncia da zeÃlita A e de seu compÃsito, tendo a zeÃlita P se aproximado dos mesmos nÃveis de remoÃÃo em massas referentes a 45 mg de zeÃlita. Assim, o mÃtodo proposto para sÃntese das zeÃlitas magnÃticas mostrou-se eficiente, de modo que a utilizaÃÃo de um Ãmà à capaz de atraÃ-las facilitando a separaÃÃo do meio apÃs a aplicaÃÃo em meio aquoso e sua capacidade de troca iÃnica nÃo foi afetada.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A zeÃlita NaA (LTA) foi eficientemente obtida atravÃs de sÃntese hidrotÃrmica, onde o caulim foi usado como fonte de silÃcio e alumÃnio. A zeÃlita obtida foi caracterizada pelas tÃcnicas de difraÃÃo de raios-X, absorÃÃo de raios-X, termogravimetria (TG), calorimetria diferencial exploratÃria (DSC), microscopia eletrÃnica de varredura (MEV), espectroscopia de absorÃÃo na regiÃo do infravermelho (IV), luminescÃncia e granulometria. O refinamento dos dados obtidos nas anÃlises de difraÃÃo de raios-X, atravÃs do mÃtodo de Rietveld e do uso do software DBWS9807, possibilitou a confirmaÃÃo de uma Ãnica fase cristalogrÃfica obtida no processo de sÃntese, e o cÃlculo do tamanho das partÃculas, as quais variam de 48 nm a 74 nm. As caracterÃsticas morfolÃgicas desta zeÃlita foram evidenciadas atravÃs da microscopia eletrÃnica de varredura, onde cristais de diferentes tamanhos apresentaram forma cÃbica. Os Ãons Na+ foram substituÃdos por Ãons NH4 +, em processo de troca iÃnica simples, fazendo com que a zeÃlita adquirisse assim a forma amoniacal. A eficiÃncia deste processo foi confirmada pelas anÃlises de infravermelho, com o aparecimento de bandas em 1402 cm-1 e 1450 cm-1 apÃs a troca iÃnica, e por titulaÃÃo de neutralizaÃÃo. A estabilidade tÃrmica da zeÃlita nas duas formas iÃnicas foi analisada atravÃs de termogravimetria. As energias de ativaÃÃo para os processos termodegradativos relacionados Ãs perdas de massa por volatilizaÃÃo, as quais se referem basicamente à eliminaÃÃo de Ãgua e amÃnia presentes na estrutura zeolÃtica, variaram de 71,7 kJ.mol-1 a 205,7 kJ.mol-1. As anÃlises de luminescÃncia mostraram que o Ãon Eu3+, usado como sonda, nÃo està localizado em um centro simÃtrico e que os sÃtios onde o referido Ãon se encontra nÃo sÃo homogÃneos. O tamanho de partÃcula obtido atravÃs da granulometria foi em torno de 10 m , mostrando que os cristais da zeÃlita formam aglomerados. A zeÃlita NaA mostrou-se extremamente eficiente no abrandamento de Ãguas duras e, desta forma, apresentase como um substituinte em potencial dos polifosfatos, comumente usados em detergentes. / Zeolite NaA (LTA) has been successfully synthesized by hydrothermal route, in which kaolim was used as silicon and aluminum source. The obtained zeolite was characterized by X-ray diffraction, X-ray absorption, thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM), infrared absorption spectroscopy (IR), luminescence and granulometry. The X-ray diffraction data refinement by Rietveld method and software DBWS9807 has made possible the confirmation of only one crystallographic phase on the synthesis process and the particle size measurements. Particle sizes vary from 48 nm to 74 nm. Zeolite A morphologic properties were observed by scanning electron microscopy analysis, in which one could observe crystals with different sizes but with the same cubic shape. Na+ ions have been replaced for NH4 +, in a simple ion exchange process. This way, zeolite A has acquired its ammoniac state. The efficiency of this process has been confirmed by infrared analysis, with the appearance of bands in 1402 cm-1 and 1450 cm-1 after ion exchange, and by acid titillation. Zeolite thermal stability, either on Na+ or NH4 + states, has been determined by thermogravimetry. Activation energies for the thermogravimetric process related to weigh loss through volatilization caused basically by water and ammonia liberation from zeolite surface, were from 71,7 kJ.mol-1 to 205,7 kJ.mol-1. Luminescence analysis has indicated that Eu3+, used as probe, is not located in a symmetric center and the sites in which the abovementioned ion is located is not homogeneous. The particle size obtained from granulometric analysis was around 10 m, what indicates agglomerations formed by zeolite crystals. According to calcium removal analyses by zeolite A, it appears as an excellent water softener and as a potential substitute for polyphosphates, frequently used in detergents.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Zeolite NaA (LTA) has been successfully synthesized by hydrothermal route, in which kaolim was used as silicon and aluminum source. The obtained zeolite was characterized by X-ray diffraction, X-ray absorption, thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM), infrared absorption spectroscopy (IR), luminescence and granulometry. The X-ray diffraction data refinement by Rietveld method and software DBWS9807 has made possible the confirmation of only one crystallographic phase on the synthesis process and the particle size measurements. Particle sizes vary from 48 nm to 74 nm. Zeolite A morphologic properties were observed by scanning electron microscopy analysis, in which one could observe crystals with different sizes but with the same cubic shape. Na+ ions have been replaced for NH4 +, in a simple ion exchange process. This way, zeolite A has acquired its ammoniac state. The efficiency of this process has been confirmed by infrared analysis, with the appearance of bands in 1402 cm-1 and 1450 cm-1 after ion exchange, and by acid titillation. Zeolite thermal stability, either on Na+ or NH4 + states, has been determined by thermogravimetry. Activation energies for the thermogravimetric process related to weigh loss through volatilization caused basically by water and ammonia liberation from zeolite surface, were from 71,7 kJ.mol-1 to 205,7 kJ.mol-1. Luminescence analysis has indicated that Eu3+, used as probe, is not located in a symmetric center and the sites in which the abovementioned ion is located is not homogeneous. The particle size obtained from granulometric analysis was around 10 m, what indicates agglomerations formed by zeolite crystals. According to calcium removal analyses by zeolite A, it appears as na excellent water softener and as a potential substitute for polyphosphates, frequently used in detergents. / A zeÃlita NaA (LTA) foi eficientemente obtida atravÃs de sÃntese hidrotÃrmica, onde o caulim foi usado como fonte de silÃcio e alumÃnio. A zeÃlita obtida foi caracterizada pelas tÃcnicas de difraÃÃo de raios-X, absorÃÃo de raios-X, termogravimetria (TG), calorimetria diferencial exploratÃria (DSC), microscopia eletrÃnica de varredura (MEV), espectroscopia de absorÃÃo na regiÃo do infravermelho (IV), luminescÃncia e granulometria. O refinamento dos dados obtidos nas anÃlises de difraÃÃo de raios-X, atravÃs do mÃtodo de Rietveld e do uso do software DBWS9807, possibilitou a confirmaÃÃo de uma Ãnica fase cristalogrÃfica obtida no processo de sÃntese, e o cÃlculo do tamanho das partÃculas, as quais variam de 48 nm a 74 nm. As caracterÃsticas morfolÃgicas desta zeÃlita foram evidenciadas atravÃs da microscopia eletrÃnica de varredura, onde cristais de diferentes tamanhos apresentaram forma cÃbica. Os Ãons Na+ foram substituÃdos por Ãons NH4 +, em processo de troca iÃnica simples, fazendo com que a zeÃlita adquirisse assim a forma amoniacal. A eficiÃncia deste processo foi confirmada pelas anÃlises de infravermelho, com o aparecimento de bandas em 1402 cm-1 e 1450 cm-1 apÃs a troca iÃnica, e por titulaÃÃo de neutralizaÃÃo. A estabilidade tÃrmica da zeÃlita nas duas formas iÃnicas foi analisada atravÃs de termogravimetria. As energias de ativaÃÃo para os processos termodegradativos relacionados Ãs perdas de massa por volatilizaÃÃo, as quais se referem basicamente à eliminaÃÃo de Ãgua e amÃnia presentes na estrutura zeolÃtica, variaram de 71,7 kJ.mol-1 a 205,7 kJ.mol-1. As anÃlises de luminescÃncia mostraram que o Ãon Eu3+, usado como sonda, nÃo està localizado em um centro simÃtrico e que os sÃtios onde o referido Ãon se encontra nÃo sÃo homogÃneos. O tamanho de partÃcula obtido atravÃs da granulometria foi em torno de 10 m , mostrando que os cristais da zeÃlita formam aglomerados. A zeÃlita NaA mostrou-se extremamente eficiente no abrandamento de Ãguas duras e, desta forma, apresentase como um substituinte em potencial dos polifosfatos, comumente usados em detergentes.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / As zeÃlitas sintÃticas apresentam uma sÃrie de vantagens sobre as naturais em diversas aplicaÃÃes. Estudos recentes tÃm demonstrado que as zeÃlitas sÃo mais eficientes que as argilas na capacidade em reter Ãgua e exercer trocas iÃnicas de espÃcies iÃnicas importantes para a agricultura, alÃm de permitir acomodar apreciÃvel quantidade de sais que podem servir como fontes de nitrogÃnio e outros para vegetais. Tendo em vista a importÃncia tecnolÃgica das zeÃlitas, o presente trabalho tem como objetivo sintetizar a zeÃlita 4A, atravÃs de uma nova metodologia baseada na diagÃnese acelerada envolvendo um metacaulim. Neste estudo foram avaliados tambÃm os aspectos quantitativos e termocinÃticos aplicando o modelo de Osawa (estabilidade tÃrmica), do nitrato de amÃnio (NH4 + e NO3 -) ocluido na estrutura de uma zeÃlita 4A, a partir do qual pode vir a simular uma forma de cultivo com nitrogÃnio menos dispendioso. A zeÃlita 4A foi obtida atravÃs de uma nova metodologia baseada na diagÃnese acelerada do metacaulim, com a caracterizaÃÃo dos precursores e produtos por meio de difraÃÃo de raios-X (refinamento pelo MÃtodo de Rietveld).O tratamento tÃrmico para preparaÃÃo da zeÃlita ocluida conduz inevitavelmente à mistura na qual a zeÃlita fica com sua estrutura saturada pelo nitrato de amÃnio. Este sal interage com os vÃrios poros da zeÃlita, de forma que esta caracterÃstica irà estabelecer domÃnio sobre a propriedade de liberaÃÃo, com o emprego de diferentes quantidades de energia, tornando-a controlÃvel e lenta, comportamento desejÃvel para o uso na agricultura. Uma zeÃlita 4A foi sintetizada em escala piloto e usada como carreador de nitrogÃnio. Foram realizadas anÃlises termogravimÃtricas para determinar a relaÃÃo da energia de ativaÃÃo com a massa residual, no qual foram estabelecidos parÃmetros energÃticos para disponibilidade de nitrogÃnio (NH4NO3) no substrato natural para cultivo de milho. A energia de ativaÃÃo para 60% m/m de nitrogÃnio introduzido nos poros da zeÃlita 4A resultou em dois patamares de energia. As caracterÃsticas geoquÃmicas e fÃsico-quÃmicas do solo favorecem seu uso como suporte para a zeÃlita ocluida com NH4NO3. A produÃÃo de matÃria seca no cultivo com diferentes concentraÃÃes de nitrogÃnio ocluido na zeÃlita se mostrou mais eficiente do que o fertilizante tradicional, demonstrando haver melhor aproveitamento de nitrogÃnio com reduÃÃo das perdas por lixiviaÃÃo, mostrando-se a viabilidade de sua aplicaÃÃo como uma alternativa de cultivo eficiente e menos dispendioso a baixas concentraÃÃes de nitrogÃnio. Palavras-chaves: caulim, zeÃlita, oclusÃo, nitrato de amÃnio, milho, Zea mays L. / Synthetic zeolites presented a series of advantages over the natural ones in several applications. Recent works have shown that zeolites are more efficient than clay regarding to their ability to retain water and to allow ionic exchange of important substances for agriculture use as well as to lodge large amounts of salts which can be useful as nitrogen and other compounds source for vegetables. Due to the technological importance of zeolites, this work aims to synthesize 4A zeolite by means of a new methodology based on fast diagenisis involving a metakaolin. This study also evaluates the quantitative and thermokinetic aspects by means of Ozawa method (thermal stability) of the ammonium nitrate (NH4 + and NO3 -) occluded within the 4A zeolite structure, from which one could simulate a new and low-cost way of cultivation. 4A zeolite was obtained by a new methodology based on the fast diagenisis of kaolin, with the characterization of their precursors and products carried out by X-ray diffraction measurements (refined by Rietveld Method). The thermal treatment necessary for the preparation of occluded zeolite gives rise inevitably to a mixture in which the zeolite remains within its structure saturated with ammonium nitrate. This salt interacts with the several pores of the zeolite in such a way that this property will dominate the salt liberation process, by using different amounts of energy and making it to be controllable and slow, which is the desired behaviour for agriculture purposes. A 4A zeolite has been synthesized in pilot scale and it was used as nitrogen carrier. Thermogravimetric analysis were carried out in order to determinate the relationship between the activation energy and residual mass, in which the energetic parameters have been established for the nitrogen in the NH4NO3 form within the natural substrate during the corn cultivation. The activation energy for 60% w/w of the nitrogen introduced in the 4A zeolite pores resulted in two energy platforms. The geochemical and physical-chemical soil characteristics favoured its use as support for the NH4NO3 occluded zeolite. The production of dry matter in the cultivation with different concentrations of the occluded nitrogen turned out to be more efficient than the traditional fertilizers; allowing one to conclude there is a better performance of nitrogen with a reduction of losses by lixiviation so that its application is feasible as an economic form of cultivation, at low nitrogen concentations.