dc.creator | Gasparotto, Juliana Machado | |
dc.date.accessioned | 2023-01-09T18:34:52Z | |
dc.date.available | 2023-01-09T18:34:52Z | |
dc.date.issued | 2022-11-11 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/27530 | |
dc.description.abstract | The use of groundwater to obtain water for human consumption is an alternative for places where there is no nearby surface spring available, or where there is no water treated by concessionaires being distributed to population. Fluoride is an ion commonly found in underground sources, which when consumed in concentrations that exceed the limits
established by the WHO and Brazilian legislation on water potability (1.5 mg. L-¹), for prolonged periods, can cause damage to health. Among the methodologies for fluoride removal,
adsorption is a technique that stands out for being one of the most efficient in terms of cost,
design, and operation. Although adsorbents with consolidated commercial use already exist,
such as alumina, the development of new materials for specific application in groundwater has
become a challenge. In this work, Fe-Al-La trioxide hydrated adsorbents, pure and supported
on granular alumina were synthesized, characterized, and tested for fluoride removal from
water. A Rotational Central Composite Design was performed for two factors (pH and
adsorbent dosage), with response surface methodology, and the results for the pure adsorbent
showed that the material presents fluoride adsorption property in the pH range from 4 to 10,
with ideal pH at 8.25, and the adsorbent dosage defined as ideal for the following experiments
was 1.5 g L−¹. The obtained results for the percentage removal for Fe-Al-La supported-on alumina made it possible to find the ideal conditions for the kinetic and equilibrium tests: 3.0 g
L-¹ of adsorbent dosage and pH of 6.5. Subsequently, assays of fluoride adsorption kinetics and isotherms were carried out. The kinetics of adsorption tests showed that the kinetic model of
linear driving force was the one that most adequately described the kinetics of fluoride
adsorption for the pure adsorbent, while it was Avrami for the adsorbent supported on alumina,
presenting R2
values ≥ 0.99 in both cases. The results of the fluoride adsorption isotherm tests
indicated that the Langmuir isotherm model fitted better to the experimental data for the two
adsorbents, reaching qmax of 28.06 mg g-¹
and 8.170 mg g-¹
for pure and supported adsorbent,
respectively. A study was carried out with groundwater obtained from a well in Faxinal do
Soturno/RS, using the pure adsorbent and under experimental conditions of room temperature,
natural pH of the water, and adsorbent dosage of 1.5 mg L-¹, and as a result an average removal
of 52% was reached in one hour of adsorption. Also, the effect of interfering ions was evaluated
for the alumina-supported adsorbent, and the following order of ionic affinity of the adsorbent
was found F- > SO4
²- > Cl- > NO3-. It is concluded that the Fe-Al-La adsorbent, when pure, has
a much greater adsorption capacity than when supported on alumina, demonstrating a high
potential to be used in the removal of fluorides from groundwater. | eng |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Síntese de adsorvente | por |
dc.subject | Óxidos metálicos | por |
dc.subject | Ferro | por |
dc.subject | Alumínio | por |
dc.subject | Lantânio | por |
dc.subject | Desfluoretação | por |
dc.subject | Águas subterrâneas | por |
dc.subject | Ions fluoreto | por |
dc.subject | Adsorbent synthesis | eng |
dc.subject | Metal oxides | eng |
dc.subject | Iron | eng |
dc.subject | Aluminum | eng |
dc.subject | Lanthanum | eng |
dc.subject | Defluoridation | eng |
dc.subject | Groundwater | eng |
dc.subject | Fluoride ions | eng |
dc.title | Adsorventes compostos de ferro, alumínio e lantânio: síntese, caracterização e aplicação na remoção de fluoretos | por |
dc.title.alternative | Iron, aluminum and lanthanum compound adsovents: synthesis, characterization and application in fluoride removal | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | O uso de mananciais subterrâneos para obtenção de água para consumo humano é uma
alternativa para locais onde não há manancial superficial próximo disponível, ou não há água
tratada por concessionárias sendo distribuída à população. O fluoreto é um íon comumente
encontrado em mananciais subterrâneos, que quando consumido em concentrações que
excedem os limites estabelecidos pela OMS e legislação brasileira de potabilidade de água (1,5
mg. L-¹), por períodos prolongados, podem provocar prejuízos à saúde. Entre as metodologias
para remoção de fluoretos, a adsorção é uma técnica que se destaca por ser uma das mais
eficientes em termos de custo, concepção e operação. Apesar de já existirem adsorventes de
uso comercial consolidado, como a alumina, o desenvolvimento de novos materiais para
aplicação específica em águas subterrâneas tornou-se um desafio. Neste trabalho, foram
sintetizados os adsorventes trióxido hidratado de Fe-Al-La, puro e suportado em alumina
granular, e estes foram caracterizados e testados para remoção de fluoretos da água. Foi
realizado um Delineamento Composto Central Rotacional para dois fatores (pH e dosagem de
adsorvente), com metodologia de superfície de resposta, e os resultados para o adsorvente puro
mostraram que o material apresenta propriedade de adsorção de fluoreto na faixa de pH de 4 a
10, com pH ideal em 8,25, e a dosagem de adsorvente definida como a ideal para os
experimentos seguintes foi de 1,5 g L−¹. Já para o adsorvente Fe-Al-La suportado em alumina
os resultados para remoção percentual obtidos possibilitaram encontrar as condições ideais para
os ensaios de cinética e equilíbrio, 3,0 g L-¹ de dosagem de adsorvente e pH de 6,5.
Posteriormente, foram realizados ensaios de cinética e isotermas adsorção de fluoreto. Os
resultados dos ensaios de cinética de adsorção demonstraram que o modelo cinético de força
motriz linear foi o que descreveu mais adequadamente a cinética de adsorção de fluoreto para
o adsorvente puro, enquanto para o adsorvente suportado em alumina, foi o modelo cinético de
Avrami, apresentando valores de R2 ≥ 0,99 nos dois casos. Os resultados dos ensaios de
isotermas de adsorção de fluoreto indicaram que o modelo de isoterma de Langmuir se ajustou
melhor aos dados experimentais para os dois adsorventes, atingindo qmax de 28,06 mg g-¹ e
8,170 mg g-¹ para o adsorvente puro e suportado, respectivamente. Foi realizado um estudo com
água subterrânea obtida em um poço no município de Faxinal do Soturno/RS, utilizando o
adsorvente puro e nas condições experimentais de temperatura ambiente, pH natural da água, e
dosagem de adsorvente de 1,5 mg L-¹, e como resultado uma remoção média de 52% foi atingida
em uma hora de adsorção. Ainda, o efeito dos íons interferentes foi avaliado para o adsorvente
suportado em alumina, e foi encontrada a seguinte ordem de afinidade iônica do adsorvente: F
‐ > SO4²‐ > Cl‐ > NO3‐. Conclui-se que o adsorvente Fe-Al-La quando puro possui uma
capacidade de adsorção bem maior que quando suportado em alumina, demonstrando alto
potencial para ser utilizado na remoção de fluoretos de águas subterrâneas. | por |
dc.contributor.advisor1 | Jahn, Sérgio Luiz | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7735147410610776 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Carissimi, Elvis | |
dc.contributor.referee1 | Dotto, Guilherme Luiz | |
dc.contributor.referee2 | Mallmann, Evandro Stoffels | |
dc.contributor.referee3 | Oliveira, Jivago Schumacher de | |
dc.contributor.referee4 | Silva, William Leonardo da | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/6498156601515474 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Química | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |