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PPGQ
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
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Notícias

ADSORÇÃO E DESSORÇÃO DAS ESPÉCIES DE ARSÊNIO (III E V) E ÁCIDOMONOMETILARSÔNICO, PELA K-JAROSITA, PARA PROPOSTA DE REMEDIAÇÃOAMBIENTAL

Discente de Mestrado
RODRIGO DE CARVALHO HOTT
rodrigo-de-carvalho-hott
Titulado(a)
Defesa
Data: 11/04/2016
Horário: 09:00
Local: Auditório do NIPE
Status: Aprovada
Resumo
A elevada toxicidade e potencial de acumulação de arsênio em diversos ambientes têm incentivado pesquisas de novos métodos de remoção desse íon em águas contaminadas. Dentre os diversos processos utilizados, a adsorção contendo óxidos de ferro tem apresentado bons resultados na remediação de ambientes aquáticos contaminados por arsênio. Entretanto, muito do arsênio liberado no ambiente aquático é proveniente de efluentes de mineração, que apresenta meio extremamente ácido, o que impossibilita a ação da maioria dos adsorventes utilizados. Neste contexto, a K-jarosita surge como alternativa na remoção de arsênio em ambientes contaminados devido sua estabilidade neste âmbito de baixo pH. Os estudos deste trabalho foram realizados no campus do Mucuri da UFVJM e tiveram como objetivo sintetizar, caracterizar e avaliar através de ensaios de adsorção a efetividade de nanopartículas de k-jarosita na remoção de arsênio inorgânico (III e V) e arsênio orgânico (ácido monometilarsônico-MMA) em água contaminada, bem como a dessorção destes elementos promovendo a liberação dos sítios de adsorção dos nanomateriais. A K-jarosita foi caracterizada através da difratometria de raios-X, com seus pontos de reflexão estando de acordo com o arquivo padrão JCPDS 36-427. Seus dados difratométricos foram refinados pelo método de Rietveld, caracterizando sua estrutura como romboédrica de densidade 3,045g cm-3. Apresenta uma área superficial de 9 m2 determinada através do método BET, sendo uma estrutura mesoporosa, com poros apresentando volume de 0,034 cm3 g-1 e tamanho médio de 90Å, determinados pelo método BJH. Nos testes de adsorção, os estudos cinéticos demonstraram que a K-jarosita apresenta uma rápida adsorção, tendo o As(V) sido mais adsorvido que os demais. Com relação ao efeito de competição de ânions, foram realizados ensaios com NO3-, PO43- e SO42-, sendo observada pouca interferência dos íons nitrato e fosfato, e um efeito de aumento de adsorção do íon sulfato com relação ao As (V). No caso do pH, foram avaliadas as faixas de pH do meio ácido ao meio alcalino, sendo que nestas foi verificada maior estabilidade da K-jarosita em pH próximo de 3, fora do qual ocorre sua desestabilização com formação de outros óxidos de ferro. A dessorção ocorre em pH acima de 12, sendo o As-i (V) e o As-o MMA os mais facilmente liberados. Foram avaliadas isotermas de Langmuir, Freundlich, Langmuir-Freundlich e Redlich-Peterson, sendo todas adequadas à adsorção de arsênio pela K-jarosita, tendo o modelo de Langmuir-Freundlich apresentado um melhor ajuste. A capacidade máxima de adsorção pelas nanopartículas de K-jarosita foi de 11,12 mg g-1 para As (III), de 18,26 mg g-1 para As (V) e de 13,35 mg g-1 para MMA. Em análise de amostras de águas superficiais de rios contaminados por arsênio, provenientes do município de Paracatu/MG, todas ficaram após a adsorção por K-jarosita abaixo dos limites estabelecidos pela legislação vigente. Foi realizada também a recuperação do arsênio após dessorção na forma de Ag3AsO4, o qual apresentou grande eficiência em ensaios de fotocatálise, que também foram realizados. E como forma de funcionalizar o uso das nanopartículas de K-jarosita, foram desenvolvidos protótipos de filtros que apresentaram grande eficiência na remoção do arsênio em amostras de água. Através deste estudo, foi possível verificar que a K-jarosita apresenta grande potencial de ser utilizada como forma de remediação ambiental em ambientes aquosos contaminados por arsênio.
Palavras-chave
K jarosita; Arsênio; Adsorção; Remediação ambiental;
Abstract
The high toxicity and potential of arsenic accumulation in different environments have encouraged works of new ion removal methods in contaminated water. Among the various processes used, the adsorption containing iron oxides has shown good results in the remediation of aquatic environments contaminated by arsenic. However, much of the arsenic is released into the aquatic environment from mining waste, which presents extremely acid medium, which prevents the action of most adsorbents used. In this context, the K-jarosite is an alternative in the removal of arsenic in contaminated environments due to its stability in the context of low pH. Studies of this work were carried out in the Mucuri campus from UFVJM and aimed to synthesize, characterize and evaluate through adsorption tests the effectiveness of K-jarosite nanoparticles in inorganic arsenic removal (III and V) and organic arsenic (monometilarsônic acid -MMA) in contaminated water and desorption of these elements promoting the release of nanomaterials adsorption sites. The K-jarosite was characterized by diffraction of X-rays, with their reflection points are in accordance with the standard file JCPDS 36-427. Its difratométrics data were refined by the Rietveld method, characterizing its structure and density of rhombohedral 3,045g cm-3. Having a surface area of 9 m2 determined by the BET method, being a mesoporous structure with pores having volume of 0.034 cm3 g-1 and 90 Å average size determined by the BJH method. In adsorption tests, kinetic studies have shown that K-jarosite has a rapid adsorption, and the As (V) was adsorbed more than the others. With respect to anions competition effect, tests were performed with NO3-, PO43- and SO42-, and observed little interference of nitrate and phosphate ions, and sulfate ion adsorption increased effect with respect to As (V). In the case of pH, the pH ranges from acid to alkaline medium were evaluated, and these were verified increased stability of K-jarosite at pH around 3, out of which a destabilization occurs with formation of other iron oxides. The desorption occurs at pH above 12 and the As-i (V) and o-MMA to more easily released. Langmuir isotherms were evaluated, Freundlich, Langmuir-Freundlich and Redlich-Peterson, all being suitable for the adsorption of arsenic by K-jarosite having the model of Langmuir-Freundlich presented a better fit. The maximum adsorption capacity for K-jarosite nanoparticles was 11.12 mg g-1 for As (III) 18.26 mg g-1 to As (V) and 13.35 mg g-1 for MMA . In analysis of surface water samples from contaminated rivers by arsenic, from the Paracatu city / MG, all they were after adsorption by K-jarosite below the limits established by law. It also performed the recovery of arsenic desorbed in the form of Ag3AsO4, which showed great efficiency in photocatalysis tests were also performed. And as a way to functionalize the use of K-jarosite nanoparticles filter prototypes were developed that showed high efficiency in the removal of arsenic in water samples. Through this study, we found that K-jarosite has potential to be used as a form of environmental remediation in aqueous environments contaminated by arsenic.
Keywords
K jarosite; Arsenic; Adsorption; Environmental Remediation;
Banca: 3 integrantes
jairo-lisboa-rodrigues
Presidente
JAIRO LISBOA RODRIGUES
marcia-cristina-da-silva-faria
Participante interno
MÁRCIA CRISTINA DA SILVA FARIA
leonardo-meneghin-mendonca
Participante externo
LEONARDO MENEGHIN MENDONÇA