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Título: Estudo de adsorção do íon Pb2+ por apatitas sintéticas
Título(s) alternativo(s): Adsorption study of the Pb2+ ion by synthetic apatites
Autor(es): Simionato, Guilhardo Franciosi
Orientador(es): Angelo, Liliam Cristina
Palavras-chave: Hidroxiapatita
Adsorção
Cinética química
Espectroscopia de absorção atômica
Hydroxylapatite
Adsorption
Chemical kinetics
Atomic absorption spectroscopy
Data do documento: 1-Dez-2017
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Pato Branco
Referência: SIMIONATO, Guilhardo Franciosi. Estudo de adsorção do íon Pb2+ por apatitas sintéticas. 2017. 36 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2017.
Resumo: A indústria emprega o chumbo em inúmeros processos, principalmente por seu fácil emprego em ligas metálicas, gerando grande quantidade de dejetos. Possui alta toxicidade e é nocivo a toda atividade biológica, possui grande capacidade acumulativa em organismos, é capaz de inibir a atividade de algumas enzimas, bloquear a ação do cálcio e interagir com proteínas fundamentais. Diversas técnicas são empregadas na descontaminação destes dejetos industriais, como troca iônica, osmose reversa, eletrodiálise, e precipitação química, entretanto, estes processos são complexos, caros, e muitas vezes, de baixa eficiência. Desta forma, processos de adsorção vem sendo estudados como meios alternativos, possuindo alta eficiência e baixo custo para o tratamento destes resíduos. Este trabalho tem como objetivo estudar o emprego de apatitas como a hidroxiapatita (HAP), Ca10(PO4)6(OH)2, sintetizada a partir do emprego de cascas de ovos como precursor de cálcio, em pH 5-7 e em pH 10-12, em comparativo com HAP controle, sintetizada a partir do emprego de hidróxido de cálcio Ca(OH)2 PA, em pH 5-7 e em pH 10-12, de forma a verificar a eficácia da utilização das cascas de ovos como fonte de cálcio. De modo a verificar sua eficiência para a remoção de chumbo (Pb2+) presente em meio aquoso sintético, utilizou-se soluções com concentrações de 10 ppm e 20 ppm, simulando reais situações de contaminações ambientais. As apatitas utilizadas como adsorvente neste trabalho foram sintetizadas em trabalhos anteriores, os materiais já haviam sido caracterizados por difratometria de raios X, confirmando-se a formação de HAP como fase majoritária. A HAP adsorvente sintetizada em pH 5-7 apresentou pH(PCZ) de 7,12 e a sintetizada em pH 10-12 apresentou pH(PCZ) de 7,55. Na espectroscopia de infravermelho observou-se as interações provocadas pela presença de chumbo na estrutura da HAP. No estudo cinético, verificou-se que o tempo de equilíbrio para HAP sintetizadas em pH 5-7 foi de 5,0 minutos em soluções de 20 ppm em Pb2+, e de 60,0 minutos para soluções de 10 ppm em Pb2+. Para HAP sintetizadas em pH 10-12 foi de 5,0 minutos em soluções de 10 ppm em Pb2+, e de 60,0 minutos para soluções de 20 ppm em Pb2+. O ajuste matemático para todas as amostras resultou no modelo de pseudo-segunda ordem, com coeficiente de determinação muito próximo a 1. As HAP sintetizadas a partir do emprego de cascas de ovos como fonte de cálcio como precursor de síntese, mostraram-se altamente eficientes na remoção do chumbo, chegando a valores muito similares aos obtidos nos ensaios de adsorção empregando a HAP controle.
Abstract: The industry employs lead in many processes, mainly due to its easy use in metal alloys, generating large amounts of waste. It has high toxicity and is harmful to all biological activity, has a large cumulative capacity in organisms, is capable of inhibiting the activity of some enzymes, blocking the action of calcium and interacting with fundamental proteins. Several techniques are employed in the decontamination of these industrial wastes, such as ion exchange, reverse osmosis, electrodialysis, and chemical precipitation, however, these processes are complex, expensive, and often of low efficiency. In this way, adsorption processes have been studied as alternative means, possessing high efficiency and low cost for the treatment of these residues. This work aims to study the use of apatites such as hydroxyapatite (HAP), Ca10(PO4)6(OH)2, synthesized from eggshells as a precursor of calcium at pH 5-7 and at pH 10-12, in comparison with HAP control, synthesized from the use of calcium hydroxide Ca(OH)2 PA, at pH 5-7 and at pH 10-12, in order to verify the effectiveness of the use of eggshells as source of calcium. In order to verify its efficiency for the removal of lead (Pb2+) present in synthetic aqueous medium, solutions with concentrations of 10 ppm and 20 ppm were used, simulating real situations of environmental contamination. The apatites used as adsorbent in this work were synthesized in previous works, the materials had already been characterized by X-ray diffractometry, confirming the formation of HAP as the majority phase. The adsorbent HAP synthesized at pH 5-7 presented pH(PCZ) of 7.12 and the one synthesized at pH 10-12 presented pH(PCZ) of 7.55. In the infrared spectroscopy the interactions caused by the presence of lead in the HAP structure were observed. In the kinetic study, it was found that the equilibrium time for HAP synthesized at pH 5-7 was 5,0 minutes in solutions of 20 ppm in Pb2+ and 60,0 minutes in 10 ppm solutions in Pb2+. For HAP synthesized at pH 10-12 was 5,0 minutes in solutions of 10 ppm in Pb2+, and 60,0 minutes in 20 ppm solutions in Pb2+. The mathematical fit for all samples resulted in the pseudo-second order model, with determination coefficient very close to 1. The HAP synthesized from eggshells as a source of calcium as a precursor of synthesis were shown to be highly efficient in the removal of lead, reaching values very similar to those obtained in the adsorption tests employing HAP control.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9337
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