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metadata.teses.dc.title: Caracterização do resíduo da siderurgia pó de aciaria elétrica e aplicação em fotocatálise para degradação de contaminante orgânico
metadata.teses.dc.creator: Almeida, Maysa Martins
metadata.teses.dc.creator.Lattes: http://lattes.cnpq.br/9306858802452657
metadata.teses.dc.contributor.advisor1: Saczk, Adelir Aparecida
metadata.teses.dc.contributor.advisor-co1: Felix, Fabiana da Silva
metadata.teses.dc.contributor.advisor-co2: Magalhães, Fabiano
metadata.teses.dc.contributor.referee1: Carneiro, Patrícia Alves
metadata.teses.dc.contributor.referee2: Resende, Eliane Cristina de
metadata.teses.dc.contributor.referee3: Magalhães, Fabiano
metadata.teses.dc.subject: Resíduos industriais
Fotocatalisadores
Óxido de zinco
Corante têxtil
Industrial waste
Photocatalyst
Zinc oxide
Textile dye
metadata.teses.dc.date.issued: 19-Jun-2020
metadata.teses.dc.description.sponsorship: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
metadata.teses.dc.identifier.citation: ALMEIDA, M. M. Caracterização do resíduo da siderurgia pó de aciaria elétrica e aplicação em fotocatálise para degradação de contaminante orgânico. 2020. 66 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2020.
metadata.teses.dc.description.resumo: O aço é uma liga metálica amplamente empregada na indústria automobilística, construção civil, fabricação de equipamentos mecânicos e eletrodomésticos, dentre outros, sendo um material essencial para o desenvolvimento do país. A produção mundial na última década apresentou um aumento de 60% em relação à produção do ano de 2009 e consequentemente um aumento na geração de resíduos sólidos tais como pós, lamas, carepa e escórias. Durante a fabricação do aço via forno elétrico a arco é gerado como subproduto o pó de aciaria elétrica (PAE), que apresenta composição química complexa, podendo variar com os parâmetros operacionais e matérias-primas utilizadas. Sua disposição deve ser em locais apropriados, principalmente por conter metais pesados na sua constituição, sendo o envio para aterros de resíduos perigosos a prática mais comum de destino final. Com o objetivo de reaproveitar, reciclar e reduzir custos de forma a contribuir com a sustentabilidade, o PAE tem sido usado para recuperar metais que possuem valor de mercado, como zinco e ferro, e também incorporado em outros produtos e processos industriais. Neste trabalho, uma amostra de PAE gerado em uma siderúrgica da região sul de Minas Gerais, foi caracterizado e utilizado como fotocatalisador para degradação do corante têxtil preto remazol (PR). Os resultados das caracterizações por Fluorescência de Raio X (FRX), Difração de Raio X (DRX) e Espectroscopia na Região do Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) mostraram que os principais componentes do PAE são óxido de zinco (ZnO), óxido de magnésio (MgO), óxido de ferro (Fe2O3) e sílica (SiO2). As imagens da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e de mapeamento informaram que as partículas têm formatos e tamanhos distintos, com predominância de zinco e magnésio, e partículas pontuais esféricas de ferro. A área superficial específica do PAE determinada pelo método B.E.T. apresentou um valor extremamente baixo (2 m2 g-1). A investigação do bandgap mostrou que o resíduo tem uma energia muito próxima ao do ZnO. A curva termogravimétrica informou a ótima estabilidade do PAE em altas temperaturas, com perda de 2,85% da massa total. Um planejamento experimental foi utilizado para determinar as condições das reações fotocatalíticas realizadas com diferentes massas de PAE (20, 70 e 120 mg), valores de pH (4, 7 e 10) e potência da radiação UV (15, 36 e 51 watts). Todas as reações seguiram uma cinética de pseudo-ordem zero e as constantes de velocidade aumentaram com a massa de catalisador e radiação UV aplicada, uma vez que o pH da solução foi o parâmetro menos significativo do processo. O melhor resultado foi obtido com 120 mg de PAE e 51 watts, apresentando eficiência de 84% de descoloração do PR. A reutilização foi investigada por meio de dez reações consecutivas (40 horas) da mesma amostra de PAE e o resultado mostrou que o mesmo pode ser reutilizado em várias reações sem perda de atividade. Foi averiguado o efeito de matriz utilizando água de rio e água destilada no preparo da solução de PR, e observou-se que a diferença na porcentagem de degradação de PR é devido as diferentes características das matrizes. Os resultados obtidos mostraram que a utilização do PAE como fotocatalisador agregada valor a esse resíduo, uma vez que ele apresentou alto potencial para aplicação em processos fotocatalíticos para degradação de contaminante orgânico.
metadata.teses.dc.description.abstract: Steel is a metal alloy widely used in the automobile industry, civil construction, manufacture of mechanical equipment and household appliances, among others. Moreover, steel is considered an essential material for the development of the country. In the last decade, the world production of steel increased by up to 60% in relation to the production in 2009. Thus, generation of solid waste, such as powders, sludge and slag, also increases – as a result. During the manufacture of steel using electric arc furnace, electric arc furnace dust (PAE) is generated as a by-product, which has a complex chemical composition, that vary with the applied operational parameters and raw materials. Its disposal must be carried out in appropriate places, especially because it contains heavy metals in its constitution. Thus, destination to hazardous waste landfills is the most common practice nowadays. In order to reuse, recycle and reduce costs to contribute to sustainability, PAE has been used to recover metals that present market value, such as zinc and iron, and also incorporated into other products and industrial processes. In this work, a sample of PAE generated in a steel mill in the southern region of Minas Gerais was characterized and used as a photocatalyst for degradation of the remazol black B textile dye (PR). The results of the characterizations by X-Ray Fluorescence (FRX), X-Ray Diffraction (XRD) and Spectroscopy in the Infrared Region by Fourier Transform (FTIR) showed that the main components of PAE are zinc oxide (ZnO), oxide of magnesium (MgO), iron oxide (Fe2O3) and silica (SiO2). The Scanning Electron Microscopy (SEM) and mapping images showed that the particles present different shapes and sizes, with a predominance of zinc, magnesium and spherical iron particles. The specific surface area of PAE, which was determined by the B.E.T. method, is extremely low value (2 m2 g-1). Bandgap studies showed that the energy of PAE is similar to the energy of ZnO. The thermogravimetric curve showed the excellent stability of PAE at high temperatures, with a loss of 2.85% of the total mass. An experimental design was used to determine the conditions of the photocatalytic reactions carried out with different masses of PAE (20, 70 and 120 mg), pH values (4, 7 and 10) and UV radiation power (15, 36 and 51 watts). All reactions followed zero pseudo-order kinetics and the rate constants increased with the catalyst mass and the applied UV radiation, since the pH of the solution was the least significant parameter of the process. The best result was obtained with 120 mg of PAE and 51 watts, showing efficiency of 84% of discoloration of PR. Reuse was investigated in ten consecutive reactions (40 hours) from the same sample of PAE and the result showed that it can be reused in several reactions without loss of activity. The matrix effect was investigated using river water and distilled water in the preparation of the PR solution. It was observed that the difference in the percentage of PR degradation is due to the different characteristics of the matrices. The obtained results showed that the use of PAE as a photocatalyst added value to the residue, since it presented high potential for application in photocatalytic processes for the degradation of organic contaminants.
metadata.teses.dc.identifier.uri: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/41483
metadata.teses.dc.publisher: Universidade Federal de Lavras
metadata.teses.dc.language: por
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