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Tipo do documento: Dissertação
Título: Utilização de nanopartículas magnéticas de óxido de ferro e seus derivados na adsorção dos corantes Rodamina 6G e Rodamina B
Autor: SILVA, Valéria Cristina da
Primeiro orientador: ARAÚJO, Ana Cláudia Vaz de
Primeiro membro da banca: FALCÃO, Eduardo Henrique Lago
Segundo membro da banca: DINIZ, Verônica Cristhina de Souza
Resumo: Os corantes sintéticos Rodamina 6G e Rodamina B são utilizados em indústrias de vários ramos, como nas têxteis, nas de fabricação de corantes para impressoras e lasers, dentre outras. Quando os resíduos contaminados por esses corantes são descartados de forma inadequada no ambiente, causam contaminação dos corpos hídricos. Com o intuito de minimizar danos ambientais, vários tipos de processos de descontaminação de efluentes tem sido estudados. O método de adsorção tem se destacado no tratamento desses efluentes, por sua facilidade de operação, baixo custo e alta eficiência. Neste trabalho sintetizou-se e caracterizou-se dois tipos de nanopartículas (NPs), uma por coprecipitação, Fe3O4, e a outra pela técnica solvotermal, CoFe2O4, para serem aplicadas como adsorventes dos corantes Rodaminas 6G e B. As NPs de Fe3O4 e CoFe2O4 sintetizadas foram caracterizadas pelo pH de ponto de carga zero (pHPCZ) obtendo-se pHs de 6,46 e 7,16, respectivamente. Pela difratometria de raios-X foram indexadas as fases cúbicas da magnetita e da ferrita de cobalto, com tamanhos médios de cristalitos em torno de 46,3 e 20,8 nm, respectivamente. Pela microscopia eletrônica de varredura observou-se morfologias esféricas para ambas as NPs, com diâmetros em torno de 51,0 ± 5,0 nm para as NPs de Fe3O4 e 57,0 ± 4,7 nm para as NPs de CoFe2O4. Os corantes foram caracterizados por espectroscopia na região do visível e suas estabilidades analisadas em função do pH do meio. Os comprimentos de ondas máximos de absorção para a Rodamina 6G e B, foram 526 nm e 554 nm, respectivamente. Ambas as Rodaminas se apresentaram estáveis quando os pHs dos meios foram alterados, não sendo observadas variações de comprimentos de ondas de absorção nos espectros no visível. Os ensaios de adsorção das Rodaminas pelas NPs foram avaliados através da análise do pH inicial da solução, do tempo de contato adsorvente-adsorvato, da concentração dos corantes e da temperatura do sistema. A maior capacidade de adsorção ocorreu em pH 4,0 e o equilíbrio de adsorção no tempo de contato próximo dos 30 min, onde o modelo de Pseudo Segunda Ordem com um ajuste de 99% foi o que melhor descreveu a cinética de adsorção dos sistemas. As isotermas de adsorção, nas temperaturas de 301, 311 e 321 K, se ajustaram de forma satisfatória ao modelo de Temkin. A capacidade máxima de adsorção ocorreu em ambos os corantes na temperatura de 321 K para a Rodamina 6G-NPs de Fe3O4 (279,51 mg.g-1), enquanto que nas NPs de CoFe2O4 apresentou 281,78 mg.g-1 de capacidade máxima de adsorção. Para o corante Rodamina B quando adsorvida em Fe3O4 a capacidade adsortiva foi de 276,64 mg.g-1 e adsorvida por CoFe2O4 foi de 269,08 mg.g-1. O estudo realizado mostra que as NPs sintetizadas são eficientes na adsorção das Rodaminas em meio aquoso e podem ser removidas do meio através da aplicação de um campo magnético externo. Os sistemas estudados se mostraram promissores para o tratamento de efluentes.
Abstract: Synthetic dyes Rhodamine 6G and Rhodamine B are used in industries of various branches, such as textiles, manufacturing dyes for printers and lasers, among others. When residues contaminated by these dyes are improperly disposed of in the environment, they cause contamination of water bodies. In order to minimize environmental damage, several types of effluent decontamination processes have been studied. The adsorption method has stood out in the treatment of these effluents, due to its ease of operation, low cost and high efficiency. In this work, two types of nanoparticles (NPs) were synthesized and characterized, one by co-precipitation, Fe3O4, and the other by the solvothermal technique, CoFe2O4, to be applied as adsorbents for the dyes Rhodamines 6G and B. The synthesized Fe3O4 and CoFe2O4 NPs were characterized by the pH of the zero charge point (pHPCZ) obtaining pHs of 6.46 and 7.16, respectively. The cubic phases of magnetite and cobalt ferrite were indexed by X-ray diffraction, with mean crystallite sizes around 46.3 and 20.8 nm, respectively. Scanning electron microscopy showed spherical morphologies for both NPs, with diameters around 51.0 ± 5.0 nm for Fe3O4 NPs and 57.0 ± 4.7 nm for CoFe2O4 NPs. The dyes were characterized by spectroscopy in the visible region and their stability analyzed as a function of the pH of the medium. The maximum absorption wavelengths for Rhodamine 6G and B were 526 nm and 554 nm, respectively. Both rhodamines were stable when the pHs of the media were changed, with no changes in absorption wavelengths being observed in the visible spectrum. The adsorption tests of Rhodamines by NPs were evaluated by analyzing the initial pH of the solution, the adsorbent-adsorbate contact time, the dye concentration and the system temperature. The highest adsorption capacity occurred at pH 4.0 and the adsorption equilibrium at the contact time close to 30 min, where the Pseudo Second Order model with 99% adjustment was the one that best described the adsorption kinetics of the systems. The adsorption isotherms, at temperatures of 301, 311 and 321 K, satisfactorily fit the Temkin model. The maximum adsorption capacity occurred in both dyes at a temperature of 321 K for Rhodamine 6G-NPs of Fe3O4 (279.51 mg.g-1), while for NPs of CoFe2O4 it presented 281.78 mg.g-1 of maximum adsorption capacity. For the dye Rhodamine B, when adsorbed on Fe3O4, the adsorptive capacity was 276.64 mg.g-1 and adsorbed on CoFe2O4 was 269.08 mg.g-1. The study carried out shows that the synthesized NPs are efficient in the adsorption of Rhodamines in aqueous medium and can be removed from the medium through the application of an external magnetic field. The systems studied proved to be promising for the treatment of effluents.
Palavras-chave: Nanopartícula magnética
Óxido de ferro
Corante sintético
Adsorção
Corante rodamina
Tratamento de efluentes
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal Rural de Pernambuco
Sigla da instituição: UFRPE
Departamento: Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Física
Citação: SILVA, Valéria Cristina da. Utilização de nanopartículas magnéticas de óxido de ferro e seus derivados na adsorção dos corantes Rodamina 6G e Rodamina B. 2021. 105 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Física) - Universidade Federal Rural de Pernambuco, Cabo de Santo Agostinho.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/handle/tede2/8591
Data de defesa: 30-Set-2021
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Física

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