Abstract: Cinza leve de carvão, resíduo gerado em usina termelétrica, foi usada para sintetizar zeólita por meio de tratamento hidrotérmico com solução de NaOH. A cinza leve (CL-2) e a zeólita sintética (ZM-2) que foi predominantemente identificada como hidroxi-sodalita foram utilizadas como adsorventes dos corantes aniônicos índigo carmina (IC) e reativo laranja 16 (RL16) de soluções aquosas. Nos processos de adsorção, os efeitos de tempo de contato, concentração inicial de corantes, pH, massa de adsorventes e temperatura foram avaliados. O estudo cinético de adsorção demonstrou que os resultados apresentaram melhor ajuste ao modelo de pseudo-segunda ordem e que adsorção de superfície e difusão intrapartícula participaram no mecanismo de adsorção. Os parâmetros termodinâmicos demonstraram que a adsorção foi espontânea em todos os processos de adsorção. Os processos de adsorção foram de natureza endotérmica para todos os sistemas, com exceção do sistema IC/ZM-2, em que foi exotérmico. Os dados de entropia mostraram a ocorrência do aumento da desordem na interface sólido/solução durante a adsorção em todos os sistemas, exceto novamente no IC/ZM-2, no qual se verificou a diminuição da desordem na interface. As isotermas de adsorção ajustaram-se à equação linear de Langmuir. As capacidades máximas de adsorção foram 1,48 mg/g para o sistema IC/CL-2; 1,13 mg/g para IC/ZM-2; 0,96 mg/g para RL16/CL-2 e 1,14 mg/g para RL16/ZM-2 à temperatura ambiente. O estudo de dessorção realizado com água, com soluções aquosas ácidas e com solução aquosa básica demonstrou ser ineficiente tanto para a recuperação dos corantes quanto para a regeneração dos adsorventes.

Palavras-Chave: aqueous solutions; pollution; azo dyes; color; removal; adsorption; zeolites; fly ash; coal; kinetics; thermodynamics; x-ray diffraction; infrared spectra; spectroscopy

CARVALHO, TEREZINHA E.M. de. Adsorcao de corantes anionicos de solucao aquosa em cinza de carvao e zeolita de cinza leve de carvao. Orientador: Denise Alves Fungaro. 2010. 108 f. Dissertacao (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2010.tde-29082011-102142. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/9539. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O bagaço de cana-de-açúcar é um resíduo proveniente da agroindústria da cana-de-açúcar. Trata-se de um material biodegradável, com baixo custo e apresenta afinidade por compostos orgânicos e metais tóxicos. Neste trabalho preparou-se o bagaço de cana-de-açúcar combinado com nanopartículas de magnetita, o qual foi chamado de biossorvente magnético. A magnetita foi sintetizada por precipitação simultânea adicionando-se uma solução de NaOH à solução aquosa contendo Fe2+ e Fe3+. O material foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura, espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier, análise termogravimétrica, difratometria de raios-X e medidas de magnetização. O biossorvente magnético apresentou uma alta magnetização de saturação sem histerese, comportamentos atribuídos aos materiais superparamagnéticos. Estudaram-se as variáveis do processo de adsorção de íons uranilo pelo biossorvente magnético em meio nítrico. O estudo do tempo de equilíbrio indicou um aumento de adsorção em função do tempo. Verificou-se que quanto menor o tamanho do biossorvente, maior a porcentagem de remoção. A máxima remoção ocorreu em pH 5. O aumento da velocidade de agitação do sistema soluto mais biossorvente favoreceu a adsorção, sendo encontrado o equilíbrio a partir de 300 r.p.m. Verificou-se que o aumento da dose de biossorvente magnético aumentou a remoção até tornar-se constante a partir de 10 g.L-1. Estudou-se a isoterma de equilíbrio segundo os modelos de Langmuir e Freundlich. O modelo de isoterma de Langmuir correlacionou-se melhor aos dados experimentais. A capacidade máxima de adsorção encontrada foi de 17 mg de U por g de biossorvente. Os mesmos estudos de adsorção foram realizados com o biossorvente de bagaço a fim de comparar os resultados.

Palavras-Chave: radioactive waste management; uranium ions; sugar cane; bagasse; nanostructures; adsorption; removal; environment; sodium hydroxides; iron; scanning electron microscopy; fourier analysis; infrared spectra; thermal gravimetric analysis; x-ray diffractometers

YAMAMURA, AMANDA P.G. Aplicacao de nanotetecnologia no meio ambiente: biossorvente magnetico na remocao de uranio. Orientador: Mitiko Yamaura. 2009. 104 f. Dissertacao (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2009.tde-22092011-145628. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/9468. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A indústria têxtil é uma atividade que se desenvolve no país e é geradora de efluentes líquidos coloridos, mesmo contendo pequenas quantidades de corantes. Os efluentes líquidos da indústria têxtil são tóxicos e podem ser de baixa degradabilidade. A qualidade dos efluentes no país ainda não é controlada por ensaios ecotoxicológicos, que são realizados para determinar o efeito deletério de agentes físicos ou químicos a diversos organismos. O trabalho proposto neste projeto visou a avaliação da toxicidade para organismos aquáticos e a aplicação do tratamento com irradiação e adsorção em zeólita. As amostras foram procedentes de duas diferentes indústrias do Estado de São Paulo que fabricam corantes e produtos têxteis. Na primeira etapa foi verificada a toxicidade do efluente, utilizando-se dois organismos-teste: Daphnia similis e bactérias luminescentes Vibrio fischeri, sendo que na etapa seguinte os efluentes sofreram tratamento por processo de oxidação avançada (irradiação com feixe de elétrons) e adsorção em zeólitas, sendo novamente submetidos aos ensaios de toxicidade. Foi avaliada também a eficácia quanto à descoloração destes efluentes por meio da espectrofotometria. Tanto para a irradiação como para a adsorção em zeólitas, importantes reduções na toxicidade aguda foram alcançadas. Os efluentes da indústria química tratados com radiação ionizante obtiveram redução da toxicidade superior a 60% com dose de radiação de 40kGy enquanto que para a zeólita Z1M6 obteve-se 85%; a zeólita ZC6 apresentou baixa eficiência na redução da toxicidade. Para os efluentes da indústria têxtil, dose de radiação de 0,5kGy foi suficiente na redução da toxicidade. Ótimos resultados foram obtidos quanto à descoloração por ambos os processos.

Palavras-Chave: chemical effluents; ecosystems; toxicity; ionizing radiations; adsorption; zeolites

HIGA, MARCELA C. Aplicação de ensaios de toxicidade na avaliação da eficiência da radiação ionizante e da adsorção em zeólitas para o tratamento de efluentes coloridos. Orientador: Sueli Ivone Borrely. 2008. 83 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2008.tde-15092009-173013. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/11687. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Atualmente o mundo vem passando por algumas mudanças climáticas, sendo que um dos fatores que contribuem para essas mudanças é o aumento da emissão de gases de efeito estufa, principalmente o CO2. Uma das fontes de CO2 é a queima de combustíveis fósseis. A combustão do carvão para produção de energia, além de emitir gases de efeito estufa, gera uma grande quantidade de cinzas. A utilização das cinzas de carvão para síntese de zeólitas de alta pureza e utilização dessas zeólitas para a adsorção do CO2 pode ser uma estratégia interessante para mitigar a problemática da gestão de resíduos e da emissão de gases. O objetivo deste trabalho foi sintetizar e caracterizar zeólitas tipo Na-A de elevada pureza a partir de cinzas de carvão e avaliar sua aplicação como material adsorvente de CO2. As amostras de três tipos de cinzas de carvão (cinzas manga, cinzas ciclone e cinzas pesadas) foram coletadas na usina termelétrica de Figueira-PR. O tempo total do processo de síntese pelo método de duas etapas foi otimizado. As seguintes características dos produtos de síntese foram determinadas: composição mineralógica, composição química, morfologia, grupos funcionais e capacidade de troca iônica. Os produtos de síntese apresentaram relação SiO2/Al2O3 de 1,2 e uma relação de aproximadamente 80% de zeólita do tipo Na-A. As zeólitas foram usadas como material adsorvente de gás carbônico apresentando capacidade de adsorção entre 492 a 655 mg/g. A maior capacidade de adsorção foi obtida com a zeólita sintetizada a partir das cinzas pesadas. As zeólitas saturadas mostraram-se estáveis em temperatura ambiente e a dessorção do CO2 ocorreu entre 140-150 °C.

Palavras-Chave: zeolites; ashes; coal; pyrosol process; hydrothermal systems; adsorbents; adsorption; carbon dioxide; cations; ion exchange; sodium ions; calcium ions; aluminium oxides; silica; gravimetry; chemical analysis; air pollution control

CASTANHO, DAVI H. de M. Desenvolvimento de material zeolítico de alta pureza a partir de cinzas de carvão para aplicação na captura de dióxido de carbono. Orientador: Denise Alves Fungaro. 2019. 110 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2019.tde-03072019-151023. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/29920. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Os corpos hídricos sempre foram expostos a todos os tipos de contaminação, sejam eles naturais ou antropogênicos, desde erupções vulcânicas até a liberação deliberada de esgoto químico sem qualquer tratamento. Nesse contexto, as macrófitas possuem grande importância para os ambientes aquáticos, embora ainda desconhecida para muitos. Dada a importância de pesquisas relacionadas as formas de minimizar os efeitos nocivos causados pela descarga de poluentes, o objetivo deste trabalho foi determinar a capacidade de adsorção, de elementos em soluções aquosas, por biomassa seca obtida de macrófitas (Eichhornia crasssipes, Egeria densa, Pistia stratiotes e Salvinia auriculata), como forma de contribuir para a remoção de contaminantes de efluentes, e também, como forma de utilização da matéria orgânica produzida por estas plantas. Os elementos analisados foram o cobre, manganês e vanádio, este último com poucos trabalhos relatados em literatura. A metodologia utilizada consistiu no cultivo de plantas em um ambiente livre de cargas poluidoras, produção da biomassa, determinação de características físico-químicas, determinação da capacidade de adsorção em função da variação do pH, tempo de contato e concentração dos elementos de interesse na solução. Os métodos analíticos empregados foram análise por ativação neutrônica e espectrometria de absorção atômica com forno de grafite. Os resultados indicaram que as biomassas secas produzidas não adsorveram o cobre. A biomassa de S. auriculata foi a que apresentou a maior capacidade de remoção de Mn e E. Crassipes foi a que apresentou a maior capacidade de remoção de V em soluções aquosas, nas condições em que foram realizados os procedimentos neste trabalho.

Palavras-Chave: geochemistry; biomass; drying; plants; aquatic organisms; bioremediation; adsorption; tracer techniques; copper; manganese; vanadium; elementary particles; water chemistry; liquid wastes; waste processing; testing; neutron activation analysis; water pollution monitors; mass spectroscopy; gamma spectrometers

GOMES, ANTONIO M.S. Determinação da capacidade de adsorção de Cu, Mn e V em biomassa seca de macrófitas. Orientador: Paulo Sergio Cardoso da Silva. 2019. 98 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-27122019-132214. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/30746. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A demanda crescente por água tem feito de seu reúso planejado um tema atual e de grande importância, já citada na Agenda 21, que recomendou implementação de políticas de gestão dirigidas para o uso e reciclagem de efluentes, integrando proteção de saúde pública de grupos de risco com práticas ambientais adequadas. De acordo com as Resoluções CONAMA nº 357 e 420 os efluentes somente podem ser descartados em corpos d´água se os seus parâmetros característicos se situarem de acordo com o balizamento dado para cada classe de corpo de água. Íons metálicos podem ser removidos de soluções aquosas por diferentes processos sendo a adsorção em argilas um método que pode ser considerado efetivo e barato quando comparado aos demais. Neste estudo foi avaliada a capacidade de adsorção dos íons metálicos Cr3+, Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ e Ni2+ em solução utilizando-se caulinita comercial com a finalidade de reúso e/ou descarte. A caracterização mineralógica e química das amostras comerciais obtidas indicou que aquela denominada caulinita C foi a que mais se adequou ao estudo visto que apresenta elevado teor de pureza mineralógica, baixos teores de elementos traço, e maior capacidade de troca catiônica. O estudo da remoção dos íons em solução indicou que o aumento razão adsorvente:adsorvato aumenta a eficiência de adsorção. O estudo da influência do pH indicou que a maior adsorção ocorre em pH levemente alcalino, pH 8. E o estudo do tempo de contato indicou que o equilíbrio de adsorção é atingido em menos de trinta minutos para todos os íons, exceto para o Ni. A análise das isotermas de adsorção indicou que a caulinita empregada neste estudo é adequada principalmente à remoção dos íons Zn (II), Cu (II) e PB (II).

Palavras-Chave: aluminium silicates; kaolinite; adsorption; ion exchange; demineralization; chromium; zinc; cadmium; lead; copper; nickel; removal; waste processing; waste water; liquid wastes; recycling; water treatment

SORDO FILHO, GIOVANNI del. Estudo da adsorção de íons metálicos em caulinita para água de reuso. Orientador: Paulo Sergio Cardoso da Silva. 2015. 109 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2016.tde-25042016-102831. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/26394. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O óxido de grafeno (OG), nanomaterial sintetizado a partir do grafite, tem atraído atenção como adsorvente com grande capacidade de remoção de cátions e diversos contaminantes de soluções aquosas, devido a presença dos grupos hidroxila, epóxi, carbonila e carboxila em sua superfície. Este trabalho, visa avaliar o potencial do óxido de grafeno bruto (OG) e de sua forma imobilizada em poli(divinilbenzeno) (PDVB-OG) na remoção de íons de césio de uma solução aquosa sintética. Os experimentos foram realizados em batelada, e foi avaliado a influência do tempo de contato e da concentração inicial de íons de césio. Para descrever a isotermas de equilíbrio foram aplicados os modelos de Langmuir e Freundlich, e a cinética do processo de adsorção, foi avaliada utilizando-se os modelos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e difusão intrapartícula. Para prever a espontaneidade do processo de adsorção, foi calculado a energia livre de Gibbs. Nos experimentos de adsorção de íons de césio, o OG e o nanocompósito PDVB-OG, após 30 min. de contato, apresentaram taxa de remoção de 80% e 63% respectivamente. O modelo que melhor descreveu o processo de adsorção, para ambos adsorventes, na faixa de concentração de 30 a 130 mg.L-1, foi o de Langmuir e a capacidade máxima de adsorção calculada foi de 17 mg.g-1 para o OG e de 15 mg.g-1 para o PDVB-OG. Tanto para o OG quanto para o PDVB-OG, o modelo cinético que melhor descreveu o processo foi o de pseudo-segunda ordem e o valor da energia livre de Gibbs determinou que a adsorção dos íons de césio foi espontânea. A matriz polimérica não apresentou capacidade de remoção significativa, evidenciando que a adsorção dos íons césio pelo nanocompósito de PDVB-OG se deve a presença do OG imobilizado. Por outro lado, devido a maior densidade, o PDVB-OG foi facilmente separado da solução por decantação após o experimento de adsorção. Os resultados indicam a capacidade do OG e do nanocompósito PDVB-OG em tratar rejeitos líquidos radioativos, a fim de minimiza-los.

Palavras-Chave: graphene; oxides; organic compounds; styrene; benzene; chemical reactions; hydrogenation; thermodynamic properties; radioactive waste processing; liquid wastes; adsorption; cesium 137; removal; thermal gravimetric analysis; fourier transformation; infrared spectrometers; x-ray diffraction; scanning electron microscopy

OLIVEIRA, FERNANDO M. de. Estudo da utilização do óxido de grafeno e do óxido de grafeno imobilizado em matriz de poli(divinilbenzeno) visando o tratamento de rejeito radioativo líquido contendo césio-137. Orientador: Solange Kazumi Sakata. Coorientador: Ademar José Potiens Junior. 2018. 99 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2019.tde-25032019-104214. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/29896. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Nesse trabalho foi proposto investigar a estabilidade de fases do sistema zircônia-escândia (ScSZ) por meio do estudo termodinâmico de nanopartículas, na faixa de 0 a 20% em mol de Sc2O3, e a partir da introdução de um segundo aditivo (Dy2O3 e Nb2O5) ao ZrO2 contendo 10% em mol de Sc2O3 (10ScSZ). A estabilidade de fases do ScSZ foi avaliada com base em dados termodinâmicos determinados pelas técnicas de microcalorimetria de adsorção de água e calorimetria de dissolução à alta temperatura. As soluções sólidas foram sintetizadas pelo método de coprecipitação de hidróxidos. Dados termodinâmicos foram determinados para as formas polimórficas encontradas (monoclínica, tetragonal, cúbica, romboédrica β e γ) por difração de raios X no ScSZ. Esse trabalho resultou no diagrama de fases em nanoescala de tamanho de partícula-composição. Os efeitos produzidos pela introdução de aditivos na matriz de 10ScSZ foram investigados visando obter a possível estabilização da estrutura cúbica (c) e a supressão da transformação de fase c-β, característica do sistema binário. As composições foram sintetizadas por coprecipitação de hidróxidos e por reações em estado sólido para fins comparativos. Os materiais foram sinterizados convencionalmente e por sinterização assistida por campo elétrico. A estabilização completa da fase cúbica ocorreu a partir de teores molares de 1% de Dy2O3 e 0,5% de Nb2O5. O menor teor de Nb2O5 necessário para a estabilização da fase foi atribuído à provável formação da fase líquida durante a sinterização e ao menor tamanho do íon Nb5+. Os resultados de difratometria de raios X em alta temperatura e análise térmica mostraram que houve supressão da transição c-β. As amostras contendo 0,5% mol de Nb2O5 apresentaram valores de condutividade iônica similares aos do 10ScSZ sem aditivos em uma ampla faixa de temperatura com elevada estabilidade em um período de 170 h a 600 °C.

Palavras-Chave: x-ray diffraction; thermodynamic cycles; calorimetry; adsorption; adsorption heat; microstructure; nanochemistry; nanomaterials; zirconium alloys; scandium alloys; niobium; dysprosium; sintering; phase diagrams; ionic conductivity; phase stability

GROSSO, ROBSON L. Investigação da estabilidade de fases da zircônia-escândia. Orientador: Eliana Navarro dos Santos Muccillo. 2016. 127 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2016.tde-10062016-134543. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/26604. Acesso em: $DATA.

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