Recuperação de fósforo de efluente líquido de parboilização de arroz e avaliação como potencial fertilizante de liberação lenta a partir de nanocompósito à base de nanomateriais lamelares e biopolímeros

Autor: Röhnelt, Maurício Gammertt
Přispěvatelé: Silva, Janice da, Gomes, Luciana Paulo
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UNISINOS (RBDU Repositório Digital da Biblioteca da Unisinos)
Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS)
instacron:UNISINOS
Popis: Submitted by Anna Barbara Alves Beraldine (annabarbara@unisinos.br) on 2022-05-27T18:32:47Z No. of bitstreams: 1 Maurício Gammertt Röhnelt_.pdf: 9926464 bytes, checksum: 7f307b438b9f64d9d2da6c000e36f989 (MD5) Made available in DSpace on 2022-05-27T18:32:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maurício Gammertt Röhnelt_.pdf: 9926464 bytes, checksum: 7f307b438b9f64d9d2da6c000e36f989 (MD5) Previous issue date: 2022-03-30 Nenhuma A desenfreada taxa de crescimento demográfico nas últimas décadas tem demandado uso exacerbado de fertilizantes no setor agropecuário para suprir demanda alimentícia global, acarretando o esgotamento de recursos naturais e impactos ambientais negativos tais como a eutrofização. Neste contexto, objetivou-se na presente pesquisa sintetizar nanocompósito de hidrogel de alginato (ALG) e álcool polivinílico (PVA) incorporados com hidróxidos duplos lamelares (HDL) à base de escória de aciaria, avaliando sua eficiência na recuperação de fósforo de efluente de lavagem de arroz parboilizado, e potencial uso como fertilizante de liberação lenta. A síntese dos HDL foi realizada pelo método de coprecipitação em pH variável até valor de 12, resultando em dois grupos amostrais: HDL-12-25 (pH=12, T= 25°C) e HDL-12- 65 (pH=12, T=65°C). Os HDL foram caracterizados por FRX, EDX, MEV, DRX e BET. Verificou-se nestes maior concentração de cátions de cálcio e ferro, sendo a fase cristalina majoritária similar a hidróxisilicato de ferro e cálcio (Ca3Fe2Si1,15O4,6(OH)7,4) (35,2%). Posteriormente, os nanocompósitos foram formados com 8% (m/v) dos HDL em ALG-PVA (concentração de 1% [m/v] e 0,5% [m/v]), e submetidos a ensaio de adsorção em batelada (24h, 25ºC e 125 rpm, dosagem de adsorvente de 3 g.L-1 a 11 g.L-1 ). Constatou-se que a amostra de HDL-12-25 apresentou tanto características texturais (área superficial de 87,084±4,919 m²/g) e morfológicas (cristais regulares com dimensões de 168 ± 45 nm) mais favoráveis, quanto melhor desempenho na recuperação de fósforo (91,33±0,70%) de efluente diluído (fator de 1:10, C0= 10 mg.L1 ) ao ser incorporado em ALG-PVA. O perfil de isoterma foi considerado favorável, estando os modelos de Langmuir e Freundlich consistentes aos resultados (R²> 0,9). A capacidade máxima de adsorção (qmáx) calculada assumiu valor médio de 1,583 mg. g -1 , aderente as pesquisas referenciadas sobre o tema. Por fim, ao submeter a amostra ALG-PVA-HDL-12-25 a ensaio cinético de liberação de fósforo, se verificou liberação de 95,36% ao longo de 14 dias, sugerindo curva linear de liberação. Portanto, evidenciou-se promissora tecnologia de recuperação e liberação controlada de fósforo, tornando-se uma alternativa para suprir a demanda global por fertilizantes bem como diminuir o esgotamento de recursos naturais tais como rochas fosfáticas. The rampant rate of population growth in recent decades has demanded an exacerbated use of fertilizers in the agricultural sector to meet global food demand, leading to the depletion of natural resources and negative environmental impacts such as eutrophication. In this context, the objective of this research was to synthesize a nanocomposite of alginate hydrogel (ALG) and polyvinyl alcohol (PVA) incorporated with layered double hydroxides (LDH) based on steel slag, evaluating its efficiency in the recovery of phosphorus from washing effluent of parboiled rice, and potential use as a slow-release fertilizer. LDH synthesis was performed by the coprecipitation method in variable pH up to a value of 12, resulting in two groups of samples of LDH12-25 (pH=12, T= 25°C) and LDH-12-65 (pH= 12, T=65°C). The LDH was characterized by the FRX, EDX, SEM, DRX, and BET techniques. A higher concentration of calcium and iron cations was found in these, with the majority crystalline phase being iron and calcium hydroxysilicate-like compound (Ca3Fe2Si1,15O4,6(OH)7.4) (35.2%). Subsequently, the nanocomposites were formed with 8% (m/v) of LDH in ALG-PVA (concentration of 1% [m/v] and 0.5% [m/v]) and submitted to an adsorption batch test. (24h, 25ºC, and 125 rpm, adsorbent dosage from 3 gL-1 to 11 gL-1 ). It was found that the LDH-12-25 sample presented both textural (surface area of 87.084±4.919 m²/g) and morphological characteristics (regular crystals with dimensions of 168 ± 45 nm) more favourable, the better performance in phosphorus recovery (91.33±0.70%) of diluted effluent (factor 1:10, C0= 10 mg.L-1 ) when incorporated in ALG-PVA. The isotherm profile was considered favourable, with the Langmuir and Freundlich models being consistent with the results (R²> 0.9). The maximum adsorption capacity calculated assumed an average value of 1.583 mg. g1, following worldwide research cited in this work. Finally, when the sample ALG-PVALDH-12-25 was submitted to a kinetic test of phosphorus release, a release of 95.36% was verified over 14 days of testing, suggesting a linear release curve. Therefore, it was evidenced a promising technology of phosphorus recovery with controlled release, becoming an alternative to supply the global demand for fertilizers as well as decreasing natural resources depletion such as phosphate rocks.
Databáze: OpenAIRE
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