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A água é um recurso extremamente importante para a vida humana e a falta da qualidade desta é um problema de todos conhecido. Um dos grupos de contaminantes menos estudados, mas cujas propriedades tóxicas no meio aquático já são comprovadas, são os elementos terras raras (ETR). Estes elementos têm surgido cada vez mais como contaminantes devido ao rápido desenvolvimento tecnológico. Para diminuir a presença de contaminantes no ambiente, o uso de titanossilicatos como materiais de remoção de contaminantes clássicos de águas tem sido estudado. No entanto, a sua capacidade de remover ETR é ainda desconhecida. Este trabalho teve como principal objetivo avaliar a capacidade dos titanossilicatos AM-3 e AM-4 na remoção dos ETR de águas contaminadas. O desenho experimental envolveu 15 ensaios para cada material sorvente, soluções de água engarrafada com soluções padrões comerciais de 9 ETR (Y, La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb e Dy), nos quais as condições foram definidas pelo modelo de Box-Behnken de 3 fatores a 3 níveis (-1, 0, 1). Os 3 fatores e os 3 níveis estudados foram o pH (4, 6 e 8), a massa de material (20, 100 e 180 mg/L) e a concentração de elementos (1, 3 e 5 μmol/L). A metodologia de superfície de resposta permitiu construir figuras de superfícies de resposta 3D para avaliar a influência linear, quadrática e de interação em cada fator na percentagem de remoção dos ETR. O pH foi o fator mais relevante no processo de remoção destes elementos. Foi, ainda, efetuada a otimização das condições para cada material sorvente. Após 1 h (tempo ótimo de exposição) do processo de remoção dos ETR com AM-3, obteve-se, experimentalmente, 84, 93 e 92 % de remoção para o Y, La e Gd, respetivamente. Na remoção destes elementos com o material sorvente AM-4, após 6 h (tempo ótimo de exposição), obteve-se, experimentalmente, 92 % de remoção para o Y e 93 % de remoção para o La e o Gd. Por último, averiguou-se se o processo teria potencial em matrizes mais complexas, tais como soluções aquosas com salinidade 10 e salinidade 30. Verificou-se que o AM-3 tem um forte potencial na remoção de ETR em soluções com salinidade 10 e 30, porém, o AM-4 não foi eficiente na remoção de ETR devido à competição de outros iões presentes em solução. Water is an extremely important resource for human life, and poor water quality is a well-known problem. One of the least studied groups of contaminants, but whose toxic properties in the aquatic environment are already proven, are the rare earth elements (ETR). These elements have increasingly emerged as contaminants due to rapid technological development. To decrease the presence of contaminants in the environment, the use of titanosilicates as materials for removing classical contaminants from waters has been studied. However, their ability to remove ETR is still unknown. This work was mainly aimed at evaluating the ability of titanosilicates AM-3 and AM-4 in removing ETR from contaminated waters. The experimental design involved 15 trials for each sorbent material, bottled water solutions with commercial standard solutions of 9 ETR (Y, La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb and Dy), in which the conditions were defined by Box-Behnken 3-factor 3-level (-1, 0, 1) model. The 3 factors and 3 levels studied were pH (4, 6 and 8), material mass (20, 100 and 180 mg/L) and element concentration (1, 3 and 5 μmol/L). The response surface methodology allowed the construction of 3D response surface figures to evaluate the linear, quadratic and interaction influence on each factor on the percentage removal of ETR. The pH was the most relevant factor in the removal process of the ETR. Optimization of the conditions was also carried out for each sorbent material. After 1 h (optimal exposure time) of the removal process of the ETR with AM-3, we obtained, experimentally, 84, 93 and 92 % of removal for Y, La and Gd, respectively. In the removal of these elements with the sorbent material AM-4, after 6 h (optimal exposure time), 92 % removal was experimentally obtained for Y and 93 % removal was obtained for La and Gd. Finally, it was investigated whether the process had potential in more complex matrices, such as aqueous solutions with salinity 10 and salinity 30. It was found that AM-3 has a strong potential in removing ETR in solutions with salinity 10 and 30, however, AM-4 was not efficient in removing ETR due to competition from other ions present in solution. Mestrado em Engenharia Química |
