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Type: Tese de Doutorado
Title: Caracterização e estudo do mecanismo de sorção de fluoretos em carvão de osso
Authors: Elbert Müller Nigri
First Advisor: Sonia Denise Ferreira Rocha
First Referee: Fabiana Tavares Nogueira
Second Referee: Ana Claudia Queiroz Ladeira
Third Referee: Paulo Roberto de Magalhaes Viana
metadata.dc.contributor.referee4: Leila Nunes Menegasse Velasquez
Abstract: A sorção de fluoretos em carvão de osso foi investigada neste estudo em processos batelada (shaker e rolling bottle) e em colunas. Foi avaliada a capacidade de sorção do carvão de osso na presença de íons concorrentes e em água subterrânea simulada. Os compostos, cloreto de alumínio (AlCl3), cloreto de cálcio (CaCl2), cloreto de magnésio (MgCl2), hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) e cloreto férrico (FeCl3) foram utilizados para alteração superficial do carvão de osso e, possíveis variações em sua capacidade de sorção foram analisadas. Ensaios de regeneração química utilizando soluções de hidróxido de sódio (NaOH) e ácido clorídrico (HCl) e ensaios de regeneração térmica também foram conduzidos. Os resultados sugerem que o carvão de osso pode ser utilizado como sorvente na retirada de fluoretos, apresentando capacidade máxima sortiva de 6,77mg/g em batelada. As análises de amostras nas suas diversas etapas no decorrer do estudo mostraram que o elemento flúor se inseriu na estrutura da hidroxiapatita (HAP) presente no carvão, formando HAP fluoretada, comprovando ser este um dos métodos de remoção de fluoretos por carvão de osso. Sobre os processos regenerativos estudados, a regeneração química com NaOH mostrou-se promissora, com capacidade máxima sortiva de 4,27 mg/g para o carvão regenerado em processos descontínuos. Além disso, o carvão de osso pôde ser regenerado com NaOH por cinco ciclos em processos contínuos. O tratamento térmico proporcionou aumento da cristalinidade do carvão e propiciou a migração de fluoretos da superfície do carvão para seu interior. Íons cloreto, sulfato e nitrato em solução, separadamente, não afetaram a capacidade de sorção de fluoretos por carvão de osso, enquanto que íons carbonato e bicarbonato afetaram negativamente, reduzindo a capacidade de sorção em cerca de 70 e 30%, respectivamente. A sorção de fluoretos em água subterrânea sintética por carvão de osso também não se alterou, quando comparada à água destilada utilizada nos ensaios. Finalmente, nos experimentos em coluna, o modelo de Yan apresentou melhor ajuste para previsão da curva de ruptura.
Abstract: The sorption of fluoride in bone char was investigated in batch processes (shaker and rolling bottle) and columns. Bone char adsorption capacity in the presence of competing ions and in simulated groundwater were also evaluated. The compounds aluminum Chloride (AlCl3), calcium chloride (CaCl2), magnesium chloride (MgCl2), calcium hydroxide (Ca(OH)2) and ferric chloride (FeCl3) were used for bone char surface modification, with possible variations in its sorption capacity being analyzed. Chemical regeneration tests using sodium hydroxide (NaOH) and hydrochloric acid (HCl) solutions, as well as thermal regeneration tests, were also conducted. Results suggest that bone char can be used as a sorbent for removing fluorides in batch processes, with a maximum sorptive capacity of 6,77mg/g,.. Analyses of samples in its various stages throughout the study showed that the fluoride was inserted in the hydroxyapatite (HAP) structure present in bone char, forming HAP fluoridated and proving this to be one of fluoride removal methods for bone char. Regarding the regenerative processes studied, the chemical regeneration with NaOH showed promising, displaying a maximum sorptive capacity of 4,27mg/g for bone char regenerated in batch processes. Furthermore, bone char could be regenerated with NaOH in continuous processes for five cycles. The heat treatment led to an increase in bone char crystallinity and to migration of fluoride from the bone char surface to its interior. The isolated presence of chloride, sulfate or nitrate ions in solution did not affect the bone char sorption capacity for fluorides, whereas the presence of carbonate or bicarbonate ions had a negative effect, reducing the sorption capacity in about 70 and 30%, respectively. The fluoride sorption in synthetic groundwater by bone char did not differ from fluoride sorption in distilled water as well. Finally, the model of Yan presented the best fit for the breakthrough curve forecasting in experiments with columns.
Subject: Tecnologia mineral
Engenharia de minas
Fluoretos
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-ACMHHX
Issue Date: 22-Mar-2016
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