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Tipo do documento: Dissertação
Título: Uso de hidroxiapatita na adsorção do íon Mn2+ e posterior estudo de liberação para aplicação como fertilizante
Título(s) alternativo(s): Use of hydroxyapatite in the adsorption of the Mn2+ ion and subsequent release study for application as fertilizer
Autor: RUELLAS, Thamara Machado de Oliveira 
Primeiro orientador: GIRALDI, Tania Regina
Primeiro coorientador: PARIS, Elaine Cristina
Primeiro membro da banca: BERTHOLDO, Roberto
Segundo membro da banca: BRONDI, Ariadne Missono
Resumo: O manganês é um elemento essencial aos organismos vivos em baixas quantidades, uma vez que participa de algumas sínteses proteicas, de funcionamentos enzimáticos e por ser cofator de diversas enzimas. Também é um micronutriente necessário para as plantas, sendo utilizado como fertilizante. Entretanto, em altas quantidades, pode ocasionar sérios problemas à saúde humana, tais como síndromes neurológicas, alteração de tamanho de recém-nascidos, entre outros. Sua forma bivalente Mn2+, estável em solução e altamente solúvel, apresenta grande potencial poluente. Dessa forma, é importante investigar maneiras eficazes de retirar os íons Mn2+ do meio aquoso visando a diminuição do efeito nocivo de sua presença no meio. Atrelado ao efeito maléfico do excesso de Mn2+ em águas residuárias, existe o efeito benéfico deste íon quando utilizado como fertilizante. Dessa forma, o foco de estudo desta dissertação é o de utilizar hidroxiapatita comercial e hidroxiapatita sintetizada pelo método da coprecipitação na adsorção de íons Mn2+. A escolha da hidroxiapatita como adsorvente foi feita com base em seu potencial adsortivo e de seu uso como fertilizante. Posteriormente, ambas as hidroxiapatitas, juntamente com o íon adsorvido, tiveram seu potencial de uso como fertilizante avaliado pelo estudo da liberação dos íons Mn2+ e fosfato em um meio que simula o solo. Sendo assim, a presente dissertação estuda a retirada de Mn2+ de um meio onde a presença do íon produz efeitos maléficos e procura redirecioná-lo positivamente ao agronegócio. As caracterizações das hidroxiapatitas foram satisfatórias, sobretudo para a hidroxiapatita coprecipitada, que apresentou maior área superficial (60,40 m²/g) do que a hidroxiapatita comercial (40,61 m²/g), além de maior pureza de acordo com a análise de DRX, FTIR e análise térmica. Os ensaios de adsorção de íons Mn2+ foram realizados próximos ao ponto isoelétrico. A microscopia de transmissão (MET) revelou menores tamanhos médios de partícula para a hidroxiapatita coprecipitada (13,32 nm), com formato esférico, do que para a hidroxiapatita comercial (22,60 nm), com formato de bastonete. Os resultados de adsorção de íons Mn2+ obtidos são promissores, apresentando um perfil de adsorção favorável para ambas as hidroxiapatitas, com capacidade máxima de adsorção de 14,07 mg/g para a hidroxiapatita comercial e de 27,93 mg/g para a hidroxiapatita coprecipitada, ajustados ao modelo de Langmuir para temperatura ambiente, pH 7, 30 minutos de contato e 2,5 g/L de hidroxiapatita. O estudo de liberação em meio de ácido cítrico 2% (m/v) a 40°C obteve também resultados positivos, com liberação de manganês e fósforo para ambas as hidroxiapatitas, sendo que os resultados para a hidroxiapatita coprecipitada foram superiores, uma vez que apresentou maior liberação de macronutriente (fósforo) e menor de micronutriente (manganês) no período estudado de cinco dias. De forma geral, ambas as hidroxiapatitas comercial e coprecipitada apresentaram resultados favoráveis, oferecendo uma possível alternativa de redirecionamento de íons Mn2+, em conjunto com a hidroxiapatita, como fontes de micronutriente e macronutriente na área dos fertilizantes minerais.
Abstract: Manganese is an essential element for organisms in low quantities, as it participates in some protein synthesis, enzymatic functioning and as a cofactor of several enzymes. It is also a necessary micronutrient for plants, used as fertilizer. However, in high concentrations, can cause serious human health problems, such as neurological syndromes, newborn size changes, among others. Its bivalent solution-stable and highly soluble Mn2+ form has great pollutant potential. Thus, it is important to investigate effective ways to remove Mn2+ ions from the aqueous medium to reduce the harmful effect of their presence in the medium. Linked to the harmful effect of excess Mn2+ in wastewater, there is the beneficial effect of this ion when used as fertilizer. Thus, the focus of this dissertation study is to use commercial hydroxyapatite and hydroxyapatite synthesized by the coprecipitation method in the adsorption of Mn2+ ions. Selecting hydroxyapatite as adsorbent was based on its adsorptive potential and its use as a fertilizer. Subsequently, hydroxyapatite, with the adsorbed ion, had its potential as a fertilizer evaluated by studying the release of Mn2+ and phosphate ions in a medium that simulates the soil. Thus, the present dissertation studies the removal of Mn2+ from a medium where the presence of the ion produces harmful effects and aims to redirect it positively to agribusiness. The hydroxyapatites characterizations were satisfactory, especially for the coprecipitated hydroxyapatite, which had a larger surface area (60.40 m²/g) than the commercial hydroxyapatite (40.61 m²/g), in addition to greater purity according to the analysis of DRX, FTIR and thermal analysis. The Mn2+ adsorption tests were carried out close to the isoelectric point. Transmission microscopy (MET) revealed smaller average particle sizes for the coprecipitated hydroxyapatite (13.32 nm), with spherical shape, than for the commercial hydroxyapatite (22.60 nm), with rod shape. The results of adsorption of Mn2+ ions are promising, presenting a favorable adsorption profile for both hydroxyapatites, with a maximum adsorption capacity of 14.07 mg/g for the commercial hydroxyapatite and 27.93 mg/g for the coprecipitated hydroxyapatite, adjusted to the Langmuir model for room temperature, pH 7, 30 minutes of contact and 2.5 g/L of hydroxyapatite. The release study in citric acid medium 2% (m/v) at 40°C also obtained positive results, with the release of manganese and phosphorus for both hydroxyapatites, with better results for the coprecipitated hydroxyapatite, since it showed greater release of macronutrient (phosphorus) and less of micronutrient (manganese) in the period studied of five days. In general, both commercial and coprecipitated hydroxyapatites showed favorable results, offering a possible alternative to redirect Mn2+ ions, along with hydroxyapatite, as sources of micronutrient and macronutrient in the area of mineral fertilizers.
Palavras-chave: Hidroxiapatita.
Manganês.
Íons metálicos.
Adsorção.
Fertilizantes minerais.
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Alfenas
Sigla da instituição: UNIFAL-MG
Departamento: Instituto de Ciência e Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Citação: RUELLAS, Thamara Machado de Oliveira. Uso de hidroxiapatita na adsorção do íon Mn2+ e posterior estudo de liberação para aplicação como fertilizante. 2020. 135 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal de Alfenas, Poços de Caldas, 2020.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/1744
Data de defesa: 10-Jul-2020
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