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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.85.2009.tde-22092011-145628
Document
Author
Full name
Amanda Pongeluppe Gualberto Yamamura
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2009
Supervisor
Committee
Yamaura, Mitiko (President)
Bustillos, José Oscar Willian Vega
Mierzwa, José Carlos
Title in Portuguese
Aplicação de nanotecnologia no meio ambiente: biossorvente magnético na remoção de urânio
Keywords in Portuguese
biossorção
magnético
nanotecnologia
urânio
Abstract in Portuguese
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.
Title in English
Environmental nanotechnology application: magnetic biosorbent for uranium removal
Keywords in English
magnetic
nanotechnology
uranium
Abstract in English
Sugarcane bagasse is a residue from the sugarcane agroindustry. It is a biodegradable material, with low cost and presents affinity for organic compounds and toxic metals. In this work, the sugar cane bagasse combined with nanoparticles of magnetite was prepared and called magnetic biosorbent. The magnetite was synthesized by simultaneous precipitation by addition a solution of NaOH to the aqueous solution containing Fe2+ and Fe3+. The material was characterized by scanning electron microscopy, Fourier Transformer Infrared Spectroscopy, thermogravimetric analysis, X-ray diffractometry and measurements of magnetization. The magnetic biosorbent showed a high magnetization of saturation without hysteresis, behavior attributed to superparamagnetic materials. Variables of adsorption process of uranyl ions by magnetic biosorbent in nitric solutions were investigated. The study of the equilibrium time indicated an increase in the adsorption in function of time. Smaller biosorbent particle sizes resulted in greater removals. The maximum removal occurred at pH 5. The increase of stirring speed of the solute plus biosorbent system favored the adsorption, reaching the equilibrium at 300 r.p.m. The increase of the biosorbent dosage increased the removal, which became constant for doses above of 10 g.L-1. The equilibrium isotherm was verified according to the Langmuir and Freundlich adsorption isotherm models. The results correlated better to the Langmuir isotherm model, being found a value of maximum capacity of adsorption of 17 mg of U per g biosorbent. The same studies of adsorption were performed with the bagasse biosorbent in order to compare the results.
 
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Publishing Date
2011-10-17
 
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