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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Parâmetros cinéticos e termodinâmicos da adsorção do alaranjado de metila por hidróxidos triplos lamelares obtidos a partir do rejeito de bauxita
Alternate title (s): Kinetic and thermodynamic parameters of the adsorption of methyl orange by lamellar triple hydroxides obtained from bauxite waste
Author: Lima, Ronária Silva
First Advisor: Canobre, Sheila Cristina
First coorientator: Figueira, Bruno Apolo Miranda
First member of the Committee: Bertolino, Sueli Moura
Second member of the Committee: Alves, Vanessa Nunes
Summary: No presente trabalho foram utilizados rejeitos provenientes do beneficiamento da bauxita, obtidos por lixiviação ácida, o qual foi utilizado 200 g de rejeito, obtendo-se 20 g de material lixiviado que corresponde a um rendimento de 10%. Este material obtido na lixiviação, com predominância de Al2O3 (20,95%) e Fe2O3 (5,27%) foi utilizado na síntese de hidróxidos triplos lamelares (HTLs), como metais trivalentes, sendo comparado estruturalmente com o HTL [Co-Al-Fe-Cl]REFERÊNCIA, ambos sintetizados a pH constante 8,0 ± 0,5. Portanto, o objetivo deste trabalho foi sintetizar e caracterizar hidróxidos triplos lamelares (HTLs) do tipo [Co-Al-Fe-Cl] a partir do rejeito de bauxita obtido na mineradora ALCOA localizada em Juriti no estado do Pará e utilizá-los como adsorvente do azocorante alaranjado de metila. Nos difratogramas de raios x dos HTLs [Co-Al-Fe-Cl]REFERÊNCIA e [Co-Al-Fe-Cl]REJEITO, foram observados picos de difração bem definidos e indexados à simetria romboédrica, grupo espacial R(-3) semelhante à estrutura do tipo hidrotalcita. Os ensaios de adsorção foram realizados com uma solução de corante 10 mg L-1 , volume de 50 mL com diferentes massas de adsorventes (10, 15 e 20 mg) em pH 7,0 ± 0,5 e pH 5,0 ± 0,5 a 23°C. Os resultados foram ajustados aos modelos cinéticos de pseudo-primeira e segunda ordem. Nos ensaios de tempo de contato para o HTLREFERÊNCIA utilizou-se as massas de 10, 15 e 20 mg em pH 7,0 ± 0,5 e obteve-se 23,41; 24,79 e 20,96 mg g-1 em 120; 100 e 40 min, respectivamente. Para o HTLREJEITO utilizou-se 10 e 15 mg e obteve-se 45,57 e 33,05 mg g-1 de capacidade adsortiva em 30 e 16 min, respectivamente. Nos ensaios isotérmicos nas temperaturas (293, 303,313 e 323 K), observou-se que o HTLREFERÊNCIA, ajustou-se à isoterma de Langmuir, indicando uma adsorção química, já o HTLREJEITO se ajustou à isoterma de Freundlich, indicando uma adsorção física. Nas isotermas de Langmuir, os valores de capacidade adsortiva máxima foram obtidos e aumentaram com o acréscimo na temperatura. Os valores de ΔG° foram menores do que 0, indicando um processo de adsorção espontâneo. No estudo termodinâmico de ambos os HTLs obtiveram-se magnitudes de ΔH° menor que 25 KJ mol-1 sugerindo uma adsorção predominantemente física para ambos os HTLs e valores de ΔS° negativos indicando uma diminuição na aleatoriedade adsorbato/adsorvente no processo de adsorção. Portanto, o HTL [Co-Al-Fe-Cl], sintetizado a partir dos metais provenientes do beneficiamento da bauxita pelo método de co-precipitação a pH constante, é uma alternativa promissora tanto na recuperação do rejeito da bauxita quanto na adsorção do alaranjado de metila presente em águas contaminadas.
Abstract: In this study, waste from bauxite beneficiation was used, obtained by acid leaching, of which 200 g of waste was used, obtaining 20 g of leached material, which corresponds to a yield of 10%. This material obtained in leaching, with a predominance of Al2O3 (20.95%) and Fe2O3 (5.27%), was used in the synthesis of layered triple hydroxides (LTHs), as trivalent metals, being structurally compared with the HTL [Co-Al-Fe-Cl]REFERENCE, both synthesized at a constant pH of 8.0 ± 0.5. Therefore, the objective of this work was to synthesize and characterize layered triple hydroxides (LTHs) of the [Co-Al-Fe-Cl] type from bauxite tailings obtained from the ALCOA mining company located in Juriti, Pará state, and to use them as adsorbents for the azo dye methyl orange. In the X-ray diffractograms of the HTLs [Co-Al-Fe-Cl]REFERENCE and [Co-Al-Fe-Cl]REJECT, well-defined diffraction peaks indexed to rhombohedral symmetry, space group R(-3) similar to the hydrotalcite-type structure were observed. The adsorption tests were performed with a 10 mg L-1 dye solution, 50 mL volume with different adsorbent masses (10, 15 and 20 mg) at pH 7.0 ± 0.5 and pH 5.0 ± 0.5 at 23°C. The results were adjusted to pseudo-first and second order kinetic models. In the contact time tests for HTLREFERENCE, masses of 10, 15 and 20 mg were used at pH 7.0 ± 0.5 and 23.41; 24.79 and 20.96 mg g-1 were obtained in 120; 100 and 40 min, respectively. For HTLREJECT, 10 and 15 mg were used and 45.57 and 33.05 mg g-1 of adsorptive capacity were obtained in 30 and 16 min, respectively. In the isothermal tests at temperatures (293, 303, 313 and 323 K), it was observed that HTLREFERENCE adjusted to the Langmuir isotherm, indicating chemical adsorption, while HTLREJECT adjusted to the Freundlich isotherm, indicating physical adsorption. In the Langmuir isotherms, the maximum adsorptive capacity values were obtained and increased with increasing temperature. The ΔG° values were lower than 0, indicating a spontaneous adsorption process. In the thermodynamic study of both HTLs, ΔH° magnitudes lower than 25 KJ mol-1 were obtained, suggesting a predominantly physical adsorption for both HTLs and negative ΔS° values indicating a decrease in adsorbate/adsorbent randomness in the adsorption process. Therefore, HTL [Co-Al-Fe-Cl], synthesized from metals obtained from bauxite beneficiation by the co-precipitation method at constant pH, is a promising alternative both in the recovery of bauxite waste and in the adsorption of methyl orange present in contaminated waters.
Keywords: Rejeito de bauxita
Bauxite waste
hidróxidos triplos lamelares
layered triple hydroxides
alaranjado de metila
methyl orange
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Subject: Química
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Química
Quote: LIMA, Ronária Silva. Parâmetros cinéticos e termodinâmicos da adsorção do alaranjado de metila por hidróxidos triplos lamelares obtidos a partir do rejeito de bauxita. 2024. 93 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.633.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.633
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43576
Date of defense: 30-Aug-2024
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
ODS::ODS 12. Consumo e produção responsáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis.
ODS::ODS 14. Vida na água - Conservação e uso sustentável dos oceanos, dos mares, e dos recursos marinhos para o desenvolvimento sustentável.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Química

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