Este trabalho objetivou estudar a síntese de zeólita NaA sob condições hidrotérmicas e aplicála na adsorção de metais pesados. Para a síntese de zeólita NaA, caulim do município de Ipixuna, Pará, foi calcinado a 700 °C por 3 horas para obtenção de metacaulim e usado como fonte de sílica e alumina. Para efeito de comparação, cloreto de alumínio e metassilicato de sódio também foram utilizados na síntese de zeólitas como precursores de Si e Al. A influência da alcalinidade na síntese dos produtos zeolíticos foi avaliada utilizando-se diferentes concentrações de NaOH. Todas as sínteses foram realizadas a 110 °C em autoclaves. Visando à compreensão da influência do tempo na quantidade e tipo de fase formada, foram realizadas sínteses com diferentes tempos de cristalização. Os produtos de reação foram caracterizados por difração de raios X, espectroscopia na região do infravermelho, análise termogravimétrica, análise térmica diferencial, microscopia eletrônica de varredura e adsorção de nitrogênio para cálculo de área específica pelo método BET. A amostra que apresentou maior proporção de zeólita NaA foi utilizada como adsorvente em soluções de Cu2+, Ni2+ e Cd2+ com concentrações iniciais de 25 a 400 mg/L. A concentração de equilíbrio desses metais, após remoção pela zeólita NaA, foi determinada por espectrofotometria de absorção atômica. Os resultados mostraram que o aumento da alcalinidade e do tempo de cristalização favoreceu a obtenção de sodalita, uma fase zeolítica concorrente à Zeólita A, nos produtos de síntese. A zeólita NaA provou ser um excelente adsorvente para remoção dos metais analisados, apresentando uma capacidade de adsorção máxima de aproximadamente 79, 65 e 32 mg/g para Cd2+, Cu2+ e Ni2+, respectivamente. O modelo de isoterma de adsorção que melhor descreveu a remoção de metais pela zeólita NaA foi o de Langmuir. / The aim of this work was to study the synthesis of zeolite NaA under hydrothermal conditions and use it as adsorbent of heavy metals. To synthesize zeolite NaA, kaolin from the city of Ipixuna, Pará, was calcined at 700 °C for 3 hours and used as source of silica and alumina. For comparison purposes, aluminum chloride and sodium metasilicate were also used in the synthesis of zeolites as precursors of Si and Al. The influence of alkalinity on the synthesis of the zeolitic products was evaluated using different NaOH concentrations. All the syntheses were performed at 110 °C by autoclaving. To understand the influence of time on the type and relative amount of the obtained phases, syntheses with different crystallization times were carried out. The reaction products were characterized by means of X-ray diffraction, infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, thermal differential analysis, scanning electron microscopy and nitrogen adsorption for calculating surface area by the BET method. One of the samples, which exhibited the highest content of zeolite NaA, was used as adsorbent of Cu2+, Ni2+ and Cd2+ solutions with initial concentrations ranging from 25 to 400 mg/L. The equilibrium concentration of these heavy metals, after removal by zeolite NaA, was determined by atomic absorption spectrophotometry. The results showed that increasing alkalinity of the reaction medium led to the formation of sodalite, a concurrent zeolitic phase, in the products. Zeolite NaA turned out to be an excellent adsorbent for removing heavy metals, with an adsorption capacity of 79, 65 and 32 mg/g for Cu2+, Cd2+ and Ni2+, respectively. The Langmuir isotherm model was the most appropriate to describe the removal of metals by zeolite A.

Orientador: Fauze Ahmad Aouada / Resumo: Com o objetivo de aplicar agroquímicos de uma forma controlada, e reduzir os danos à saúde e ao meio ambiente causados por estes, foram desenvolvidos neste trabalho, dois novos hidrogéis a partir de dois polissacarídeos diferentes carboximetilcelulose (CMC) e quitosana (Qs), suportados em redes de poli (ácido metacrílico)-co-poliacrilamida (PMAA-co-PAAm). Também foi investigada a influência da zeólita nas principais propriedades agroquímicas desses materiais como sorção e dessorção de herbicidas. A estabilidade da zeólita na solução polimérica foi estudada por meio de medidas de viscosidade. Estes comprovaram que a adição de polissacarídeo na solução formadora dos hidrogéis possibilita a obtenção de um hidrogel nanocompósito homogêneo. A incorporação da zeólita nos hidrogéis foi confirmada pela presença das bandas características da zeólita em 798 cm-1 e 600 cm-1 nos espectros de FTIR dos hidrogéis nanoestruturados. Outros indícios de incorporação foram a redução no volume dos poros e a presença de microporos nas paredes dos poros dos hidrogéis, aumento na massa residual dos hidrogéis nanoestruturados a 800ºC, observados nos resultados obtidos por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise termogravimétrica (TG), respectivamente. Constatou-se também que a presença da zeólita reduziu o grau de intumescimento desses materiais, devido ao decréscimo na elasticidade das cadeias poliméricas. Entretanto, nos resultados de dessorção observou-se que a presença da zeólita pode... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In order to apply agrochemicals in a controlled manner, and to reduce the damages to the health and environmental caused by these, two new hydrogels based on carboxymethylcellulose (CMC) and chitosan (Qs) polysaccharides supported on poly(methacrylic acid)-co-polyacrylamide (PMAA-co-PAAm) networks were synthesized. The influence of zeolite on the main properties of these materials such as sorption and desorption was also investigated. The stability of zeolite in the polymeric solution was studied by viscosimetry. These results showed that the addition of polysaccharide in the hydrogel-forming solution enables the obtaining of homogeneous nanocomposite hydrogels. The incorporation of zeolite into hydrogels was confirmed by the presence of spectroscopic bands at 798 cm-1 and 600 cm-1 in the FTIR nanocomposite spectra. Other indicatives were the reduction in pore volume and the presence of micropores in the pore walls of zeolite hydrogels, and increase in the residual mass of nanostructured hydrogels at 800ºC, observed by scanning electron microscopy (SEM) and thermogravimetric analysis (TG), respectively. It was also observed that the presence of zeolite reduced the degree of swelling of these materials, due to the decrease in the elasticity of the polymeric chains. The results of desorption in saline medium show that the hydrogels studied in this work can reduce the presence of Al+3 ions, which in acidic soils are harmful to some crops. These results indicate that the hydrogel... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: José Geraldo Nery / Resumo: A busca por novos materiais, principalmente materiais que apresentem múltiplas aplicações, continua atraindo pesquisas ao redor do mundo. Dentre os materiais pesquisados com esse intuito, os compósitos ganham destaque. Compósitos são materiais mistos formados pela união de dois ou mais materiais diferentes com a finalidade de produzir um material novo com propriedades distintas, em relação aos seus materiais de origem. Os compósitos podem ser aplicados em diferentes áreas, entre elas encontram-se a remediação ambiental e a hemostasia. A remediação ambiental se faz necessária principalmente pelo fato de que muitas fontes hídricas acabam sendo poluídas por resíduos nocivos a saúde humana e animal, como metais pesados, e o consumo destas águas acaba causando sérias doenças. Devido a isso a busca por agentes capazes de retirar estes poluentes da água torna-se necessária. Outro grande problema de saúde publica são as hemorragias incontroladas que continuam sendo umas das principais causas de mortes no mundo. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi sintetizar um compósito que apresente a capacidade de atuar tanto como agente de remediação ambiental como agente hemostático. O compósito foi sintetizado utilizando zeólita e quitosana como suas matrizes. O material foi caracterizado por Difração de Raios-X; Espectroscopia de Infravermelho e Microscopia Eletrônica de Varredura. O potencial de ação ambiental foi testado analisando a absorção de cátions de cádmio e chumbo, presentes... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The search for new materials, especially materials with multiple applications, continues to attract research from around the world. Among the materials researched for this purpose, composites stand out. Composites are mixed materials formed by joining two or more different materials in order to produce a new material with distinct properties relative to their source materials. Composites can be applied in different areas, including environmental remediation and hemostasis. Environmental remediation is necessary mainly due to the fact that many water sources end up being polluted by waste harmful to human and animal health, such as heavy metals, and the consumption of these waters ends up causing serious diseases. Because of this the search for agents capable of removing these pollutants from water becomes necessary. Another major public health problem is uncontrolled bleeding, which remains one of the leading causes of death worldwide. In this context, the objective of this work was to synthesize a composite that presents the ability to act as both environmental remediation agent and hemostatic agent. The composite was synthesized using zeolite and chitosan as their matrices. The material was characterized by X-ray diffraction; Infrared Spectroscopy and Scanning Electron Microscopy. The environmental action potential was tested by analyzing the absorption of cadmium and lead cations present in aqueous solution by the material, and the possible hemostatic application of the ma... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Zeólitas sintetizadas a partir de cinzas leves e pesadas de carvão e modificadas com hexadeciltrimetilamônio (HDTMA) foram usadas como adsorvente para remoção dos corantes Solophenyl Navy (SN) e Solophenyl Turquesa (ST) e suas formas hidrolisadas, Solophenyl Navy hidrolisada (SNH) e Solophenyl Turquesa hidrolisada (STH), de efluente simulado de indústria têxtil. As zeólitas leve modificada (ZLM) e pesada modificada (ZPM) foram caracterizadas por diferentes técnicas, tais como, espectrometria de fluorescência de raios-X, difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura. As ZLM e ZPM apresentaram carga estrutural negativa devido à formação de uma bicamada parcial de HDTMA na superfície externa da zeólita. A concentração inicial dos corantes, o tempo de contato e o equilíbrio de adsorção foram avaliados. A cinética de adsorção de SN, ST, SNH e STH sobre as zeólitas seguiu o modelo de pseudo segunda- ordem. O tempo de equilíbrio foi de 20 min para SN e ST e 30 min para SNH e STH sobre ZLM, enquanto sobre ZPM foi de 60 min para SN e ST e 20 e 30 min para SNH e STH, respectivamente. Os modelos de Langmuir, Freundlich e Temkin foram aplicados para descrever as isotermas de adsorção. A adsorção dos corantes foi melhor descrita pelo modelo de Langmuir, com exceção dos sistemas SN/ZPM, SNH/ZPM e SNH/ZLM que seguiram modelo de Freundlich. As capacidades máximas de adsorção foram 3,64; 3,57; 2,91 e 4,93 mgL-1 para SN, ST, SNH e STH pela ZLM, respectivamente e 0,235; 0,492; 1,26 e 1,86 mgL-1 pela ZPM, nesta mesma ordem. O melhor desempenho dos corantes hidrolisados foi atribuído à redução do tamanho das moléculas dos corantes durante o processo de hidrólise. A toxicidade aguda dos corantes foi avaliada por diferentes organismos teste. O microcrustáceo C. dubia apresentou valores de EC50 de 1,25; 54,5; 0,78 e 2,56 mgL-1 para SN, ST, SNH e STH, respectivamente. A macrófita L. minor mostrou valores de EC50 de 18,9; 69,4; 10,9 e 70,9 mgL-1 para SN, ST, SNH e STH, respectivamente. As larvas de mosquitos C. tepperi mostraram valores de EC50 de 119 e 440 mgL-1 para a SN e ST, respectivamente. Com relação ao processo de adsorção, os efeitos agudos foram substancialmente reduzidos após o tratamento da solução aquosa de SN e ST com ZLM, assim como de suas formas hidrolisadas, apresentando nenhuma toxicidade após a remoção de 100% da cor. Após o tratamento dos corantes com ZPM houve um aumento da toxicidade, com exceção dos corantes SNH e STH que não apresentaram toxicidade após o tratamento. Testes de Avaliação e Identificação da Toxicidade foram realizados a fim de identificar quais substâncias estariam causando a toxicidade nos corantes SN, ST e no lixiviado de ZLM e ZPM. Os efeitos tóxicos foram reduzidos significativamente após a manipulação com Extração de Fase Sólida (SPE) e ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) para o lixiviado de ZLM e ZPM. Os corantes mostraram redução na toxicidade após a manipulação com EDTA indicando que as substâncias tóxicas eram principalmente metais catiônicos. / Zeolites synthesized from fly and bottom ashes and modified with hexadecyltrimethylamonium (HDTMA) were used as adsorbent to remove dyes - Solophenyl Navy (SN) and Solophenyl Turquoise (ST) and their hydrolysed forms Solophenyl Navy Hydrolysed (SNH) and Solophenyl Turquoise Hydrolysed (STH), from simulated textile wastewater. The HDTMA-modified fly zeolite (ZMF) and HDTMA-modified bottom zeolite (ZMB) were characterized by different techniques, as X-ray fluorescence spectrometry, X-ray diffraction and scanning electron microscopy, etc. The ZMF and ZMB presented negative charge probably due to the formation of a partial bilayer of HDTMA on exchangeable active sites on the external surface of unmodified zeolite. Initial dye concentration, contact time and equilibrium adsorption were evaluated. The adsorption kinetic for SN, ST, SNH and STH onto the zeolites followed the pseudo second-order model. The equilibrium time was 20 min for SN and ST and 30 min for SNH and STH, respectively. Langmuir, Freundlich and Temkin models were applied to describe the adsorption isotherms. Adsorption of the dyes were best described by the Langmuir model, with exception to SN/ZPM, SNH/ZPM and SNH/ZLM systems that followed Freundlich model. The maximum adsorption capacities were 3,64; 3,57; 2,91 e 4,93 for SN, ST, SNH e STH by ZLM, respectively and 0,235; 0,492; 1,26 e 1,86 by ZPM, in this order. The best performance for hydrolyzed dyes has been attributed to reduction of the size of dyes molecules during the hydrolysis process. Acute toxicity of the dyes to a different organism were evaluated by different test-organisms. Waterflea, Ceriodaphnia dubia showed EC50 value of 1,25; 54,5; 0,78 and 2,56 mgL-1 for SN, ST, SNH and STH, respectively. The plant Lemna minor showed EC50 values of 18,9; 69,4; 10,9 and 70,9 mgL-1 for SN, ST, SNH and STH, respectively. Midges larvae of Chironomus tepperi showed EC50 values of 119 and 440 mgL-1 for SN and ST, respectively. Regarding the adsorption process, acute effects were substantially reduced after adsorption treatment of aqueous solution with SN and ST by ZMF, as well as their hydrolysed forms, showing no toxicity after removal of 100% of colour. After treatment with ZPM there was an increase of the toxicity, with exception of SHN and STH dyes that do not show toxicity after the treatment. Toxicity Identification Evaluation tests (TIE) were realized in order to identify what substances were causing the observed toxicity for the SN, ST and the leached of ZMF and ZMB. The acute effects were significantly reduced after manipulation with Solid-Phase Extraction (SPE) and Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) for the leached of ZMB and ZMF. The dyes showed reduced in the toxicity after manipulation with EDTA indicating that the toxicants are mostly cationic metals.

No presente estudo, material zeolítico sintetizado a partir de cinzas de carvão e modificado por surfactante catiônico foi utilizado na remoção do corante ácido laranja 8 (AL8) por processo de adsorção utilizando leito móvel e coluna de leito fixo. As matérias primas e os adsorventes foram caracterizados por diferentes técnicas, tais como: difração de raios-x, fluorescência de raios-X, entre outras. A adsorção do AL8 foi realizada por leito móvel com o objetivo de otimizar os resultados quando lançados em leito fixo. Os efeitos na adsorção do AL8 sobre zeólita foram comparados: (1) efeito dos contra-íons Br- e Cl- do surfactante usado na modificação da zeólita; (2) efeito do tipo de cinzas de carvão usada como matéria prima na síntese das zeólitas (leve e pesada). Os seguintes adsorventes foram utilizados no estudo: zeólita leve e pesada modificada por surfactante brometo de hexadeciltrimetilamônio (ZLMS-Br e ZPMS-Br) e zeólita leve modificada por surfactante cloreto de hexadeciltrimetilamônio (ZLMS-Cl). A cinética de pseudo-segunda-ordem descreveu a adsorção do corante sobre todos os adsorventes. O tempo de equilíbrio alcançado foi 40, 60 e 120 min para ZLMS-Br, ZLMS-Cl e ZPMS-Br, respectivamente. O equilíbrio de adsorção foi analisado pelas equações dos modelos das isotermas lineares e não lineares de Langmuir, Freundlich, Temkin e Dubinin-Radushkevivh (DR) e o critério de melhor ajuste foi avaliado usando as funções erros. O modelo DR ajustou-se melhor aos dados experimentais para o sistema AL8/ZLMS-Br, o modelo de Freundlich para AL8/ZLMS-Cl e Langmuir para AL8/ZPMS. Segundo Langmuir a capacidade máxima de adsorção foi 4,67 , 1,48 e 1,38 mg g-1 para ZLMS-Br, ZLMS-Cl e ZPMS-Br, nesta ordem. Nos estudos empregando-se colunas de leito fixo, os efeitos da concentração de entrada (20 - 30 mg L-1), vazão de alimentação (4,0 - 5,3 mL min-1) e a altura do leito (5,5 - 6,5 cm) sobre as características da curva de ruptura no sistema de adsorção foram determinados. Os modelos Bohart-Adams, Thomas, Yoon-Nelson foram aplicados aos dados experimentais para a previsão das curvas de ruptura e para a determinação dos parâmetros que caracterizam a coluna. Os modelos matemáticos de Thomas e Yoon-Nelson se ajustaram satisfatoriamenete aos dados das curvas de ruptura. A maior capacidade total de remoção do AL8 pela coluna de leito fixo apresentou o valor de 5,30 mg g-1 obtida com a concentração do corante de 30 mg L-1, altura do leito de 5,5 cm e uma vazão de alimentação de 5,3 mL min-1. Os ensaios de ecotoxicidade aguda utilizando o microcrustáceo Daphnia similis com o efluente bruto (AL8) e após tratamento com zeólita leve modificada com surfactante foram realizados com o propósito de avaliar evidências de uma possível contaminação quando lançados no corpo hídrico receptor. Os resultados obtidos neste estudo mostraram que as amostras do corante AL8 em solução aquosa não apresentou efeito tóxico e as amostras tratadas com ZLMS-Br apresentaram toxicidade. / In this study, synthesized zeolitic material from coal ash and modified cationic surfactant was used for removing the acid dye Orange 8 (AL8) by adsorption process using moving bed and fixed-bed column. The raw material and adsorbents were characterized by different techniques, such as X-ray diffraction, X-ray fluorescence spectroscopy, among others. The adsorption of AL8 was performed by moving bed in order to optimize the results when they are launched in a fixed bed. The effects of adsorption on zeolite AL8 were compared: (1) Effect of counterions Br- and Cl- surfactant used in the modification of the zeolite; (2) effect of type of coal ash used as raw material in the synthesis of zeolites (fly and bottom). The following adsorbents were used in the study: fly and bottom zeolite modified by surfactant hexadecyltrimethylammonium bromide (ZLMS-Br-Br and ZPMS-Br) and fly zeolite modified by surfactant hexadecyltrimethylammonium chloride (ZLMS-Cl). The pseudo-second-order kinetic described the adsorption of the dye on all adsorbents. The equilibrium time was reached 40, 60 and 120 min for ZLMS-Br, ZLMS-Cl and ZPMS-Br, respectively. The adsorption equilibrium was analyzed by the equations of the models of linear and nonlinear isotherms of Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevivh (DR) and the criterion of best fit was evaluated using the error functions.The DR model was adjusted better to the experimental data for the system AL8 / ZLMS-Br, the Freundlich model for AL8 / ZLMS-Cl and Langmuir for AL8 / ZPMS. According to the Langmuir maximum adsorption capacity was 4.67, 1.48 and 1.38 mg g-1 for ZLMS-Br, ZLMS-Cl and ZPMS-Br, in order. In studies employing fixed bed columns, the effects of inlet concentration (20-30 mg L-1), flow rate (4.0 -5.3 mL min-1) and the bed height (5, 5 - 6.5 cm) above the breakthrough curves characteristics in the adsorption system were determined. The Adams-Bohart, Thomas, Yoon-Nelson models were applied to experimental data to predict the breakthrough curves and to determine the parameters that characterize the column. The mathematical models of Thomas and Yoon-Nelson adjusted well to the data of breakthrough curves. The highest bed capacity of 5.3 mg g-1 was obtained using 30 mg L-1 inlet Acid Orange 8 concentration, 5.5 cm bed height and 5.3 mL min-1 flow rate. Acute ecotoxicity tests using Daphnia similis microcrustacean with wastewater (AL8) and after treatment with surfactant modified zeolite were carried out with the purpose of evaluating evidence of possible contamination when launched on the receiving water body. The results of this study showed that samples AL8 dye in aqueous solution does not show any toxic effect, and the treated samples showed toxicity with ZLMS-Br.

Nesta dissertação foi estudada a zeólita sintetizada a partir de cinzas leves de carvão como um potencial adsorvente para a remoção de corante reativo preto 5 (RP5). Ensaios cinéticos e de equilíbrio foram realizados visando obter-se as melhores condições para a adsorção deste corante, e verificou-se a influência dos seguintes parâmetros: efeito do tempo de contato, concentração inicial do corante, dose do adsorvente, pH da solução aquosa, adição dos sais NaCl e Na2SO4 e temperatura. O tempo de equilíbrio foi alcançado após 420 min. Os dados de adsorção foram ajustados melhor ao modelo cinético de pseudo-segunda-ordem. Para o sistema corante/adsorvente foi aplicado o modelo de isoterma de adsorção de Langmuir, apresentando capacidade de adsorção máxima de 0,685 mg g-1. Os dados experimentais mostraram uma alta porcentagem de remoção de 47,7 a 88,1% de RP5 sobre a zeólita. A alta porcentagem indicou que o material zeolítico apresenta potencial para ser usado como adsorvente na remoção de corantes azo reativo de indústrias têxteis. Os parâmetros termodinâmicos foram avaliados e demonstraram que o processo de adsorção do RP5 sobre a zeólita é espontâneo e exotérmico. Os experimentos adicionando os sais foram realizados para uma melhor simulação das condições reais do efluente. Os resultados mostraram que o equilíbrio de adsorção do RP5 sobre a zeólita na presença de sais foram alcançados em um tempo menor e que quanto maior a concentração dos sais na solução, maior a capacidade de adsorção. O resultado obtido na avaliação da toxicidade pelo microcrustáceo Daphnia similis, o tratamento de adsorção com zeólita se mostrou extremamente favorável5 reduzindo a carga tóxica e cor do efluente aquoso. / In this dissertation was studied the zeolite synthesized from coal fly ash as a potential adsorbent for the removal of reactive Black 5 dye (RP5). Equilibrium and kinetic experiments were conducted to obtain the best conditions for the adsorption of this dye, and observed the influence of the following parameters: effect of contact time, initial dye concentration, adsorbent dose, pH of the aqueous solution, addition of NaCl and Na2SO4 and temperature. The equilibrium time was reached after 420 min. The adsorption data were fitted better by a pseudo-second-order. For the dye / adsorbent system was applied to the model of Langmuir adsorption isotherm, with maximum adsorption capacity of 0.685 mg g-1. The experimental data showed a high percentage of removal from 47.7 to 88.1% of RP5 on the zeolite. The high percentage indicates that the zeolitic material has a potential to be used as adsorbent in the removal of azo dye reactive textile industries. The thermodynamic parameters were evaluated and showed that the adsorption process of RP5 on the zeolite is spontaneous and exothermic. The experiments were performed by adding salts to better simulate actual conditions in the effluent. The results showed that the adsorption equilibrium of reactive black 5 on the zeolite in the presence of salts were achieved in a shorter time and that the higher the concentration of salts in solution, the higher the adsorption capacity. The result obtained in the evaluation of toxicity by microcrustacean Daphnia similis treatment with zeolit adsorption was extremely favorable, reducing the toxic load of waste water and color.

No presente estudo, material zeolítico sintetizado a partir de cinzas de carvão e modificado por surfactante catiônico foi utilizado na remoção do corante ácido laranja 8 (AL8) por processo de adsorção utilizando leito móvel e coluna de leito fixo. As matérias primas e os adsorventes foram caracterizados por diferentes técnicas, tais como: difração de raios-x, fluorescência de raios-X, entre outras. A adsorção do AL8 foi realizada por leito móvel com o objetivo de otimizar os resultados quando lançados em leito fixo. Os efeitos na adsorção do AL8 sobre zeólita foram comparados: (1) efeito dos contra-íons Br- e Cl- do surfactante usado na modificação da zeólita; (2) efeito do tipo de cinzas de carvão usada como matéria prima na síntese das zeólitas (leve e pesada). Os seguintes adsorventes foram utilizados no estudo: zeólita leve e pesada modificada por surfactante brometo de hexadeciltrimetilamônio (ZLMS-Br e ZPMS-Br) e zeólita leve modificada por surfactante cloreto de hexadeciltrimetilamônio (ZLMS-Cl). A cinética de pseudo-segunda-ordem descreveu a adsorção do corante sobre todos os adsorventes. O tempo de equilíbrio alcançado foi 40, 60 e 120 min para ZLMS-Br, ZLMS-Cl e ZPMS-Br, respectivamente. O equilíbrio de adsorção foi analisado pelas equações dos modelos das isotermas lineares e não lineares de Langmuir, Freundlich, Temkin e Dubinin-Radushkevivh (DR) e o critério de melhor ajuste foi avaliado usando as funções erros. O modelo DR ajustou-se melhor aos dados experimentais para o sistema AL8/ZLMS-Br, o modelo de Freundlich para AL8/ZLMS-Cl e Langmuir para AL8/ZPMS. Segundo Langmuir a capacidade máxima de adsorção foi 4,67 , 1,48 e 1,38 mg g-1 para ZLMS-Br, ZLMS-Cl e ZPMS-Br, nesta ordem. Nos estudos empregando-se colunas de leito fixo, os efeitos da concentração de entrada (20 - 30 mg L-1), vazão de alimentação (4,0 - 5,3 mL min-1) e a altura do leito (5,5 - 6,5 cm) sobre as características da curva de ruptura no sistema de adsorção foram determinados. Os modelos Bohart-Adams, Thomas, Yoon-Nelson foram aplicados aos dados experimentais para a previsão das curvas de ruptura e para a determinação dos parâmetros que caracterizam a coluna. Os modelos matemáticos de Thomas e Yoon-Nelson se ajustaram satisfatoriamenete aos dados das curvas de ruptura. A maior capacidade total de remoção do AL8 pela coluna de leito fixo apresentou o valor de 5,30 mg g-1 obtida com a concentração do corante de 30 mg L-1, altura do leito de 5,5 cm e uma vazão de alimentação de 5,3 mL min-1. Os ensaios de ecotoxicidade aguda utilizando o microcrustáceo Daphnia similis com o efluente bruto (AL8) e após tratamento com zeólita leve modificada com surfactante foram realizados com o propósito de avaliar evidências de uma possível contaminação quando lançados no corpo hídrico receptor. Os resultados obtidos neste estudo mostraram que as amostras do corante AL8 em solução aquosa não apresentou efeito tóxico e as amostras tratadas com ZLMS-Br apresentaram toxicidade. / In this study, synthesized zeolitic material from coal ash and modified cationic surfactant was used for removing the acid dye Orange 8 (AL8) by adsorption process using moving bed and fixed-bed column. The raw material and adsorbents were characterized by different techniques, such as X-ray diffraction, X-ray fluorescence spectroscopy, among others. The adsorption of AL8 was performed by moving bed in order to optimize the results when they are launched in a fixed bed. The effects of adsorption on zeolite AL8 were compared: (1) Effect of counterions Br- and Cl- surfactant used in the modification of the zeolite; (2) effect of type of coal ash used as raw material in the synthesis of zeolites (fly and bottom). The following adsorbents were used in the study: fly and bottom zeolite modified by surfactant hexadecyltrimethylammonium bromide (ZLMS-Br-Br and ZPMS-Br) and fly zeolite modified by surfactant hexadecyltrimethylammonium chloride (ZLMS-Cl). The pseudo-second-order kinetic described the adsorption of the dye on all adsorbents. The equilibrium time was reached 40, 60 and 120 min for ZLMS-Br, ZLMS-Cl and ZPMS-Br, respectively. The adsorption equilibrium was analyzed by the equations of the models of linear and nonlinear isotherms of Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevivh (DR) and the criterion of best fit was evaluated using the error functions.The DR model was adjusted better to the experimental data for the system AL8 / ZLMS-Br, the Freundlich model for AL8 / ZLMS-Cl and Langmuir for AL8 / ZPMS. According to the Langmuir maximum adsorption capacity was 4.67, 1.48 and 1.38 mg g-1 for ZLMS-Br, ZLMS-Cl and ZPMS-Br, in order. In studies employing fixed bed columns, the effects of inlet concentration (20-30 mg L-1), flow rate (4.0 -5.3 mL min-1) and the bed height (5, 5 - 6.5 cm) above the breakthrough curves characteristics in the adsorption system were determined. The Adams-Bohart, Thomas, Yoon-Nelson models were applied to experimental data to predict the breakthrough curves and to determine the parameters that characterize the column. The mathematical models of Thomas and Yoon-Nelson adjusted well to the data of breakthrough curves. The highest bed capacity of 5.3 mg g-1 was obtained using 30 mg L-1 inlet Acid Orange 8 concentration, 5.5 cm bed height and 5.3 mL min-1 flow rate. Acute ecotoxicity tests using Daphnia similis microcrustacean with wastewater (AL8) and after treatment with surfactant modified zeolite were carried out with the purpose of evaluating evidence of possible contamination when launched on the receiving water body. The results of this study showed that samples AL8 dye in aqueous solution does not show any toxic effect, and the treated samples showed toxicity with ZLMS-Br.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-03T12:06:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DesenvolvimentoProcessoSintese.pdf: 17206686 bytes, checksum: 8d9f34ece907e3a89603009bcc836046 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-07T16:37:49Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DesenvolvimentoProcessoSintese.pdf: 17206686 bytes, checksum: 8d9f34ece907e3a89603009bcc836046 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-07T16:37:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DesenvolvimentoProcessoSintese.pdf: 17206686 bytes, checksum: 8d9f34ece907e3a89603009bcc836046 (MD5) Previous issue date: 2014-08-22 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Em todo mundo milhões de toneladas de resíduos inorgânicos são produzidos a cada dia em atividades de mineração e beneficiamento mineral. Estes resíduos são armazenados em bacias de sedimentação ou descartados em aterros e, muito comumente são jogados diretamente no meio ambiente, sem qualquer processo de tratamento. Todavia, alternativas de reciclagem e/ou reutilização devem ser investigadas e, sempre que possível. Este trabalho mostra estudos realizados, visando a reutilização do resíduo de caulim da Amazônia, proveniente de uma empresa de beneficiamento de caulim para cobertura de papel. Para a síntese da zeólita A nos processos hidrotérmicos estático e dinâmico, utilizou-se como o fonte de silício e alumínio o resíduo de caulim, que passou pelo processo de calcinação em mufla a 600°C para obtenção do metacaulim; e como fonte de sódio optou-se por uma solução de hidróxido de sódio 5M. No processo estático utilizou-se autoclaves de aço inoxidável, em estufa a temperatura de 110°C, utilizando 1,75g de metacaulim, variando os tempos de síntese e a massa de hidróxido de sódio e no processo dinâmico utilizou-se 100g de metacaulim, massa de 34,5g de hidróxido de sódio; a temperatura de 95°C em sistema de agitação, variando os tempos de síntese, a fim de determinar as condições ideais na síntese da zeólita A no processo. Os materiais de partidas e os produtos zeolíticos obtidos nas sínteses foram caracterizados através: difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise térmica diferencial e termogravimétrica (ATG/TG), fluorescência de raios-X (FRX) e análise granulométrica. Há possibilidade do aumento de escala, pois obteve zeólita A, no processo dinâmico no tempo de 30 min. Os dados dos ensaios de adsorção determinados, pela técnica iodométrica de Cobre em ligas metálicas e minerais e ajustados pelos modelos de Langmuir e Freundlich sugerem que os materiais zeolíticos estático e dinâmico apresentam boa capacidade adsortiva atingido eficiência de 95% para concentrações na faixa de 50 a 100 mg/L, demonstrando assim, que os referidos materiais são uma alternativa eficiente e de baixo custo quando utilizados para a remoção de metais pesados, no caso do cobre, no tratamento de efluentes industriais. / Around the world millions of tons of inorganic waste are produced every day in mining and mineral processing. These wastes are stored in sedimentation basins or discarded in landfills, and very often are thrown directly into the environment without any treatment process. However, alternative recycling and/or reuse should be investigated and, where possible. This work shows studies in order to reuse the kaolin waste from Amazon, from a kaolin processing company for paper covering. For the synthesis of the zeolite in static and dynamic hydrothermal processes, was used as the silicon source and the aluminum kaolin waste, which passed through the calcination procedure in a muffle at 600°C to obtain metakaolin; and as sodium source chose to 5M sodium hydroxide solution. In the static method was used stainless steel autoclaves, in an oven at 110°C, using 1,75g of metakaolin, varying the time of synthesis and the mass of sodium hydroxide and the dynamic process, we used 100g of metakaolin, mass 34,5g sodium hydroxide; at 95°C under stirring system, varying the time of synthesis, in order to determine the optimal conditions in the synthesis of the zeolite in the process. Matches materials and zeolitic products obtained in the syntheses were characterized by: X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), differential thermal analysis and thermogravimetric (DTA/TG), X-ray fluorescence (XRF) and particle size analysis. There is the possibility of scale-up, since the zeolite obtained, the dynamic process in time of 30 min. Data from adsorption experiments determined by iodometric technique copper alloys and metal and minerals, adjusted by Langmuir and Freundlich suggest that the static and dynamic zeolitic materials have good adsorptive capacity reached 95% efficiency for concentrations in the range of 50 to 100mg/L, thereby demonstrating that these materials are efficient and cost effective alternative when used for the removal of heavy metals, in the case of copper, the treatment of industrial effluents.

Orientador: Devaney Ribeiro do Carmo / Resumo: O presente trabalho descreve a preparação de materiais porosos (MCM-41 e Zeólita FAU) inorganofuncionalizados com Titânio e Zircônio e subsequente modificação química com hexacianoferrato de níquel. Os materiais preparados foram caracterizados empregando diferentes técnicas: Espectroscopia na Região do Infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), Ressonância Magnética Nuclear (RMN), Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X (EDX), Análise Termogravimétrica (TGA), Porosidade e Área superficial. Após a obtenção dos materias (MTiNiH, MZrNiH, ZTiNiH e ZZrNiH), realizou-se um estudo sistemático sobre o comportamento voltamétrico desses materiais, empregando a técnica de Voltametria Cíclica (VC) e eletrodos de pasta de grafite. O voltamograma cíclico dos materiais MTiNiH e ZTiNiH exibiram um par redox bem definido com Eθ’= 0,49 V e os eletrodos de pasta de grafite modificados com MZrNiH e ZZrNiH exibiram um par redox com Eθ’= 0,50 V, atribuídos ao processo Fe(II)/Fe(III) em presença de níquel (II). Os eletrodos de pasta de grafite modificados com os materiais citados anteriormente mostraram-se sensível a concentrações de isoniazida e sulfito, sendo que apresentaram melhores desempenhos na eletro-oxidação catalítica da isoniazida. Após os testes de eletro-oxidação catalítica dessas substâncias, realizou-se uma investigação da influência dos principais interferentes, de forma que a interferência observad... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The present work describes the preparation of porous materials (MCM-41 and FAU Zeolite) inorganofunctionalized with Titanium and Zirconium and subsequent chemical modification with nickel hexacyanoferrate. The prepared materials were characterized using different techniques: Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Nuclear Magnetic Resonance (NMR), X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX), Thermogravimetric Analysis (TGA), Porosity and Surface Area. After obtaining the materials (MTiNiH, MZrNiH, ZTiNiH and ZZrNiH), a systematic study on the voltammetric behavior of these materials was performed using the Cyclic Voltammetry technique (CV) and modified graphite paste electrodes. The cyclic voltammogram of the MTiNiH and ZTiNiH materials exhibited a well-defined redox pair with Eθ’ = 0.49 V whereas the MZrNiH and ZZrNiH modified graphite paste electrodes exhibited a redox pair with Eθ’ = 0.50 V, all of them being assigned to the redox process Fe(II)/Fe(III) in the presence of nickel (II). The graphite paste electrodes modified with the aforementioned materials were sensitive to isoniazid and sulfite concentrations, and showed greater performance in the catalytic electrooxidation of isoniazid. After the catalytic electro-oxidation tests of these substances, the influence of the main interferents was investigated and so the observed interference was not significant for isoniazid. Recovery of these substances fro... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Ferrierite zeolite has a specific crystalline structure that gives unique catalytic properties that enable the selective isomerization of n-butene to isobutene and selective cracking of n-paraffins in the range of gasoline, mainly producing light olefins (ethylene and propylene). This study focused on assessing the formation and crystal growth method of transport through vapor phase (VTP) for fixed conditions of temperature, Si / Al and time of crystallization. In the work variables were used: structural directors, source of aluminum and % seeds. The experiments showed synthesis for transport method in phase steam with addition of seeds presented satisfactory results. Most of the samples synthesized in the work exhibited high crystalline percentage, with superior values to 90%, when compared with the commercial pattern. The results of crystalline percentage of synthesized materials indicated that there is an outstanding influence of the source of aluminum (sulfate of aluminum or pseudoboehmite) about the crystallization of the ferrierite zeolite for the transport method in vapor phase in the pyrrolidine presence as organic director, however when the director is the ethylenediamine this fact is almost imperceptible. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / A zeólita ferrierita apresenta uma estrutura cristalina específica que lhe confere propriedades catalíticas únicas, que possibilitam a isomerização seletiva de n-buteno em isobuteno e o craqueamento seletivo de n-parafinas, na faixa da gasolina, produzindo principalmente olefinas leves (eteno e propeno). O presente trabalho dirigi-se a avaliação da formação e crescimento cristalino através do método de transporte de fase vapor (VTP), para condições fixas de temperatura, razão de Si/Al e tempo de cristalização. No trabalho foram utilizadas as variáveis: direcionadores estruturais, fonte de alumínio e teor de sementes. Os experimentos mostraram que a síntese pelo método de transporte em fase vapor com a adição de sementes apresentaram resultados satisfatórios. A maioria das amostras sintetizadas no trabalho exibiu alta percentagem de cristalinidade, com valores superiores a 90%, quando comparados com o padrão comercial. Os resultados de cristalinidade dos materiais sintetizados indicaram que há uma influência marcante da fonte de alumínio (sulfato de alumínio ou pseudobohemita) sobre a cristalização da zeólita ferrierita pelo método de transporte em fase vapor na presença de pirrolidina como direcionador orgânico, contudo quando o direcionador é a etilenodiamina este feito é quase imperceptível.