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dc.creatorPaula, Nátalie de
dc.date.accessioned2021-12-20T18:27:43Z
dc.date.available2021-12-20T18:27:43Z
dc.date.issued2021-08-31
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/23383
dc.description.abstractFluoride concentration in drinking water is an important parameter to be monitored. At concentrations between 0.6 and 1.5 mg L-¹, it promotes an improvement in population oral health, preventing tooth decay. However, the long-term consumption of water containing fluoride concentrations higher than 1.5 mg L-¹ may cause dental and bone fluorosis and, in more severe cases, osteoporosis and other serious health problems. Despite this, many communities have been supplied with water containing values higher than those established by drinking standards. This fact occurs due to water scarcity caused by geographic location, low rainfall volumes, and lack of planning and management of water resources. Aiming water defluoridation, several treatment methods are studied, tested, and used around the world. These techniques are based on principles of precipitation-coagulation, ion exchange, electrodialysis, adsorption, and membrane separation processes. Among these techniques, adsorption stands out due to its ease of operation, high fluoride removal efficiency even at low concentrations, and a wide variety of available adsorbents. Aluminum-based adsorbents stand out in fluoride removal due to the high affinity between these elements. This way activated alumina is one of the most applied adsorbents for water defluoridation. Additionally, due to its low cost, it is widely used in industrial processes. Nevertheless, this material has some limitations that interfere with its performance. The water pH must be less than 6.0 to achieve high levels of fluoride removal. The pH of groundwater, however, varies between 5.5 and 8.5. The main goal of the present work was to modify the activated alumina surface (AA) through the ozonation technique and to evaluate the influence of this treatment on the material's ability to remove fluoride ions. The physicochemical properties of ozonated activated alumina (AAO) were determined through several analytical methods (SEM, EDX, XRD, FTIR, BET, NMR, PZ, and pHpzc). All experiments were conducted on a batch scale. It was verified that the AAO fluoride adsorption capacity was higher than the AA in all the conditions in which modifications were made. The parameter that most affected the surface modification was the AA concentration in the reaction medium. Comparatively, the AAO (obtained in the best condition) reached 98.3% of fluoride removal against 77.4% reached by the AA. Through experimental planning, it was identified that the highest fluoride removal occurred by using 4.35 g L-¹ of AAO and a pH of 8.0. Through equilibrium studies, it was found that the AAO maximum adsorption capacity was 15.80 mg g-¹. The most suitable isotherm model was the Sips model, in which it was obtained qms of 15.80 mg g-¹. Among the kinetic models, the general order model was the one that best fitted experimental data. It was verified, through thermodynamic analysis, a predominance of chemisorption phenomena and endothermic process, obtaining ΔG° of -10.73 kJ mol-¹, ΔH° of 312.07 kJ mol-¹, ΔS° of 1.54 kJ mol-¹. The results showed that, the modification of activated alumina by using the ozonation process was effective since it provided to the new adsorbent material a greater adsorption capacity for removing fluoride ions. Another important point to be highlighted is that the AA fluoride removal kinetic increased considerably after the modification with ozone. Finally, AA and AAO were applied to remove fluoride ions from an actual groundwater sample. In this condition, both materials showed a reduction in fluoride adsorption capacity, however, AAO was still more efficient (50.9%) than AA (16,9%).eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectÍons fluoretopor
dc.subjectAdsorçãopor
dc.subjectAlumina ativadapor
dc.subjectOzôniopor
dc.subjectFluoride ionseng
dc.subjectAdsorptioneng
dc.subjectActivated aluminaeng
dc.subjectOzoneeng
dc.titleAlumina ativada modificada por ozonização: preparação, caracterização e aplicação na remoção de íons fluoreto presentes em água subterrâneapor
dc.title.alternativeActivated alumina modified by ozonization: preparation, characterization, and application for removal of fluoride ions from groundwatereng
dc.typeDissertaçãopor
dc.description.resumoA concentração de íons fluoreto nas águas utilizadas para abastecimento é um importante parâmetro a ser monitorado. Em concentrações entre 0,6 e 1,5 mg L-¹ promove melhorias na saúde bucal da população prevenindo as cáries. Entretanto, o consumo, a longo prazo, de água com concentrações de íons fluoreto maiores do que 1,5 mg L-¹ pode resultar em fluorose dentária e óssea e, em casos mais severos, osteoporose e outros graves problemas de saúde. Apesar disso, muitas comunidades se abastecem de águas que contêm valores maiores do que os estabelecidos pelos padrões de potabilidade. Tal fato ocorre em consequência da escassez de água provocada pela localização geográfica, pelos baixos volumes precipitados e pela falta de planejamento e gestão dos recursos hídricos. Visando a desfluoretacão das águas, vários métodos de tratamento são estudados, testados e utilizados ao redor do mundo. Essas técnicas são baseadas nos princípios da precipitação-coagulação, troca iônica, eletrodiálise, adsorção e processos de separação por membranas. Dentre essas técnicas, a adsorção se sobressai em razão da facilidade de operação, elevada eficiência de remoção de íons fluoreto mesmo em baixas concentrações e ampla variedade de adsorventes disponíveis. Adsorventes a base de alumínio destacam-se na remoção de íons fluoreto em função da alta afinidade entre estes elementos, sendo que, a alumina ativada é um dos adsorventes mais aplicados para a desfluoretação de águas e em decorrência do seu baixo custo, é amplamente utilizada em processos industriais. No entanto este material apresenta algumas limitações que interferem no seu desempenho. O pH da água deve ser menor que 6,0 para que sejam alcançados elevados níveis de remoção de íons fluoreto. Contudo, o pH de águas subterrâneas varia entre 5,5 e 8,5. O presente trabalho teve como objetivo principal modificar a superfície da alumina ativada (AA) através da técnica de ozonização e avaliar a influência deste tratamento na capacidade de remoção de íons fluoreto do material. As propriedades físico-químicas da alumina ativada ozonizada (AAO) foram determinadas através de vários métodos analíticos (MEV, EDS, DRX, FTIR, Porosimetria de N2, RMN, PZ e pHpzc). Todos os experimentos foram realizados em sistema descontínuo (batelada). Foi verificado que a capacidade de adsorção de íons fluoreto pela AAO foi superior ao da AA em todas as condições de modificações realizadas. O parâmetro que mais afetou a modificação superficial foi a concentração de AA no meio reacional. Comparativamente, a AAO, obtida na melhor condição, apresentou 98,3% de remoção de íons fluoreto, contra 77,4% da AA. Através de estudo por planejamento experimental foi identificado que a maior remoção de íons fluoreto ocorreu com a utilização de 4,35 g L-¹ de AAO e pH do meio de 8,0. Por meio de estudos de equilíbrio verificou-se que a capacidade de adsorção máxima do material foi de 15,80 mg g-¹. O modelo de isoterma que mais se adequou aos resultados experimentais foi o de Sips, obtendo qms de 15,80 mg g-¹. Entre os modelos cinéticos, o modelo de Ordem Geral foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais. Através da análise de termodinâmica, verificou-se predominância de fenômenos de quimissorção e processo endotérmico, obtendo ΔG° de -10,73 kJ mol-¹, ΔH° de 312,07 kJ mol-¹, ΔS° de 1,54 kJ mol-¹. Os resultados mostraram que a modificação da alumina ativada por processo de ozonização foi efetiva, visto que a modificação proporcionou ao novo material adsorvente maior capacidade de remoção de íons fluoreto. Outro ponto importante a destacar é que a cinética de remoção de íons fluoreto aumentou consideravelmente após a modificação com ozônio. Por fim, a AA e a AAO foram utilizadas para remover íons fluoreto de uma amostra real de água subterrânea. Nesta condição, ambos os materiais apresentaram uma redução na capacidade de adsorção, apesar disso, a AAO ainda foi mais eficaz (50,9%) do que a AA (16,8%).por
dc.contributor.advisor1Carissimi, Elvis
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4642912749433316por
dc.contributor.advisor-co1Jahn, Sérgio Luiz
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7735147410610776por
dc.contributor.referee1Dotto, Guilherme Luiz
dc.contributor.referee2Silva, William Leonardo da
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5806128358818816por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEngenharia Civilpor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civilpor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILpor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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