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Type: Tese
Title: Estudo sobre a sorção de íons Cd2+ por hidrogenofosfato de cério (IV) em soluções aquosas
Author(s)/Inventor(s): Rocha, Luiz Diego Silva
Advisor: Malta, Luiz Fernando Brum
Co-advisor: Souza, Roseli Martins de
Abstract: A presença de cádmio no meio ambiente requer atenção, devido ao seu poder carcinogênico e bioacumulativo. Para remediar corpos hídricos contaminados com traços deste metal, diferentes materiais são relatados na literatura. Este trabalho descreve um método capaz de remover 10-25% de Cd2+ de soluções aquosas através do hidrogenofosfato de cério IV (CeP), um material lamelar que atua como trocador catiônico. No presente estudo, o CeP foi obtido em três tempos de tratamento hidrotérmico (4h, 16h e 24h). A difração de raios X de pó confirmou a característica lamelar de todos os CePs sintetizados e que o referido espaço aumenta conforme aumenta o tempo de síntese, assim como a cristalinidade do material. A sorção de Cd2+ no CeP 24h foi superficial em contraste com o CeP 4h, que por sua vez possui morfologia fibrilar menos pronunciada em comparação aos demais CeP. As espectroscopias IV e Raman comprovaram, respectivamente, que a sorção ocorre via troca iônica e que a simetria dos fosfatos pós-sorção é mantida. A ressonância magnética nuclear 31P (31P RMN) delimitou a fórmula molecular do CeP e a análise termogravimétrica demonstrou que os íons Cd2+ podem ser adsorvidos unicamente ou sob forma de aquocomplexos. Além disso, foi estudado o modo de sorção de Cd por cada material aplicando agitação (dinâmica) ou não (estática). Nesta consideração geral, os melhores resultados foram obtidos para adsorção de Cd utilizando CeP 24h em modo dinâmico de acordo com os valores da capacidade de adsorção de íons (%). Em todos os casos estudados, a sorção ocorreu pelo modelo cinético de pseudo-segunda ordem e pela isoterma de Langmuir; que forneceu valores de qmáx. (capacidade máxima de adsorção), onde todos os CePs e modos de sorção apresentaram desempenho melhor que outros materiais de diferentes classes, com destaque para a sorção de Cd2+ com agitação para o CeP 4h. Sendo assim, conclui-se que a sorção com agitação é o melhor procedimento, sendo o CeP 24h mais adequado para uso pontual e o CeP 4h para uso prolongado.
Abstract: The presence of cadmium in the environment requires attention, due to its carcinogenic and bioaccumulative power. To remediate water bodies contaminated with traces of this metal, different materials are reported in the literature. This work describes a method capable of removing 10-25% of Cd2+ from aqueous solutions through cerium IV hydrogen phosphate (CeP), a lamellar material that acts as a cation exchanger. In the present study, CeP was obtained in three times of hydrothermal treatment (4h, 16h and 24h). Powder X-ray diffraction confirmed the lamellar characteristic of all synthesized CePs and that this space increases as the synthesis time increases, as well as the crystallinity of the material. The sorption of Cd2+ in CeP 24h was superficial in contrast to CeP 4h, which in turn has a less pronounced fibrillar morphology compared to other CeP. IR and Raman spectroscopies showed, respectively, that sorption occurs via ion exchange and that the symmetry of phosphates after sorption is maintained. 31P nuclear magnetic resonance (31P NMR) delimited the molecular formula of CeP and thermogravimetric analysis demonstrated that Cd2+ ions can be adsorbed solely or in the form of aquocomplexes. In addition, the mode of Cd sorption by each material was studied by applying agitation (dynamic) or not (static). In this general consideration, the best results were obtained for Cd adsorption using CeP 24h in dynamic mode according to the ion adsorption capacity values (%). In all cases studied, sorption occurred using the pseudo-second order kinetic model and the Langmuir isotherm; which provided qmax values. (maximum adsorption capacity), where all CePs and sorption modes performed better than other materials of different classes, with emphasis on the Cd2+ sorption with agitation for CeP 4h. Therefore, it is concluded that sorption with agitation is the best procedure, with the 24h CeP being more suitable for punctual use and the 4h CeP for prolonged use.
Keywords: Adsorção de Íons
Hidrogenofosfato de Cério
Cádmio
Metais residuais
Subject CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ANALISE DE TRACOS E QUIMICA AMBIENTAL
Program: Programa de Pós-Graduação em Química
Production unit: Instituto de Química
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: 20-May-2021
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: ROCHA, Luiz Diego Silva. Estudo sobre a sorção de íons Cd2+ por hidrogenofosfato de cério (IV) em soluções aquosas. 2021.135 f. Tese (Doutorado em Química) – Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021.
Appears in Collections:Química

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