dissertação
Isoterma de adsorção de fósforo proveniente de solução sumetida a tratamento magnético para solo argiloso
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Engenharia
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Programa de Pós-graduação em Recursos Hídricos
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Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
O fósforo é o macronutriente e um elemento essencial mais utilizado na agricultura. Em
decorrência do processo de adsorção, grande montante do fósforo aplicado ao solo fica retido ao
solo e indisponível as plantas. O uso de tratamento magnético, na agricultura, vem sendo
utilizado com o intuito de aumentar a eficiência no uso da água e na disponibilização de
nutrientes às plantas. Este trabalho tem como objetivo avaliar os efeitos da indução magnética na
adsorção do fósforo pela metodologia de sorção por decantação, para diferentes concentrações de
soluções de fósforo tratadas magneticamente e em ausência de tratamento magnético, bem como
ajustar a curva de adsorção de fósforo aos modelos de isotermas usualmente utilizadas para
adsorção do fósforo em solos . O estudo foi conduzido no Departamento de Recursos Hídricos e
Saneamento, da Universidade Federal de Lavras (UFLA). Para a condução do experimento foi
realizado um delineamento em esquema fatorial de 6x3x3. Sendo 6 concentrações de fósforo (0,
50, 100, 150, 200 e 300 mg L -1 ), três tempos de incubação T1 - (5 minutos), T2 - (1 hora) e T3 -
(24 horas). Os três níveis de tratamentos das soluções referenciam-se a: (S1) solução fosfatada
com ausência do tratamento magnético; (S2) água destilada magnetizada mais solução de fósforo
e (S3) solução de fosfatada magnetizada. Para confecção das soluções o fertilizante mono-
amônio-fosfato foi utilizado, e para magnetização foi utilizado o bloco magnetizador Sylocimol.
Utilizou-se um Latossolo Vermelho Amarelo Distrófico como solo. A magnetização procedeu-se
submergindo o bloco na solução por 10 minutos. Após a magnetização foi colocado em um
Bequer de 125 ml as soluções com 50 gramas de solo. A concentração relativa de fósforo solúvel
foi realizada de uma alíquota do sobrenadante retirado de cada tratamento após os tempos de
incubação. Foi calculado a capacidade máxima de adsorção, e utilizada para ajustes e validação
dos modelos de isotermas, estabeleceu-se a escolhar do modelo mais preciso. O ajuste dos
modelos foi realizado pela ferramenta Solver do software Excel utilizando-se a metodologia da
minimização do erro das somas dos quadrados. A validação foi realizada avaliando os índices:
Teste F (1 e 5%) e coeficiente de determinação (R 2 ). As constantes dos modelos e os valores de
adsorção foram submetidas à análise de variância e teste Scott-knott a 1 e 5% de significância,
utilizando o software estatístico AgroStast. Foi possível observar que o modelo de Freundlich foi
o que obteve o melhor ajuste para todos os tratamentos, com coeficiente de determinação acima
de 97% e significativo a 1% para todos os tratamentos. Com relação à constante de
heterogeneidade de Freundlich “n”, obtém-se um comportamento linear positivo. Assim a
relação “1/n” tende a diminuiru com o passar do tempo, ou seja, o sistema fica cada vez mais
homogêneo, tendendo ao equilíbrio de adsorção. Os tempos de contato e concentrações foram os
principais atributos à adsorção para todos os tratamentos, intensificando a adsorção para maiores
tempos de contato e maiores concentrações. A ordem de indução magnética mostrou ser
significativa para todas das soluções, indicando promover alteração na capacidade de adsorção.
A solução S2 (havendo a magnetização da água) promoveu a ocorrência dos maiores valores de
capacidade de adsorção, para concentração acima de 150mg L -1 de fósforo, devido a maior
capacidade e solubiliza da água promovida pelo campo magnético. A solução S3 (com
magnetização da solução fosfatada), promoveu os menores valores de adsorção, indicado que o
tratamento magnético para esse tratamento pode promover maior disponibilidade do fósforo na
solução. Devido a uma possível cristalização do fósforo. Para concentrações abaixo de 100 mg L -
1 de fósforo o tratamento magnético não mostrou influência na capacidade de adsorção para os
diferentes níveis dos tratamentos.
Abstract
Phosphorus is the micronutrient and essential element most used in agriculture. A large amount
of phosphorus applied to the soil is retained and unavailable to the plants due to its adsorption
process. The use of magnetized treatment in agriculture has been used to increase the efficiency
in water use and nutrient availability to plants. Therefore, the objective of this study was to
evaluate the effects of the magnetic induction on the dynamics of phosphorus using sorption
through the decantation methodology for different concentrations of phosphate solutions
magnetically treated for clayey soils. Another objective was validating the phosphorus
adsorption isotherm models using the Linear, Langmuir, Freundlich, and Redlich-Perteson
isotherm models. We conducted the study at the Department of Water Resources and Sanitation
of the Universidade Federal de Lavras (UFLA). The experiment used a design in 6x3x3 factorial
scheme with six concentrations of phosphorus (0, 50, 100, 150, 200, and 300 mg/L), three
incubation periods (T1 – 5 minutes; T2 – 1 hour; T3 – 24 hours), and three treatment levels (S1 –
solution of distilled water and phosphorus without magnetic treatment; S2 – magnetized distilled
water and phosphorus solution, and S3 – magnetized phosphate solution. We used a mono-
ammonium-phosphate (MAP NH 4 H 2 PO 4 ) to elaborate the solutions, using the Sylocimol
magnetizing block for magnetization. The magnetization occurred by submerging the block in
the solution for 10 minutes, after which the solution was placed in a Breque of 125 mL of
solution and 50 g of soil, according to Caessen (1997). The relative concentration of soluble
phosphorus was obtained using an aliquot of the supernatant removed from each treatment after
the incubation periods using the methodology proposed by Braga and DeFilippo (1974). Using
the data obtained, we calculated the maximum adsorption capacity for each treatment, later using
the simulation by isotherm models to validate and choose the model that best estimates the data.
We used the Solver tool of the Excel software to adjust the models through the square sum error
minimization methodology, evaluating the F test index (1 and 5%) and the coefficient of
determination (R 2 ). The constants and adsorption values were submitted to the analysis of
variance and Scott-Knott test at 1 and 5% of significance using the AgroStast statistical software.
In conclusion, the Freundlich model presented the best adjustment for all treatments, with a
coefficient of determination superior to 97% and significant at 1%. The behaviors of the
adsorption curves were exponential. Therefore, one cannot use linear behavior models which
presuppose a linear isotherm, as proposed by Ogata (1961), to employ simulations of phosphorus
dislocation in the soil since they presuppose a linear isotherm. We obtained a positive linear
behavior for the Freundlich heterogeneity constant ‘n’. Thus, the relation “1/n” decreases over
time, that is, the system becomes ever more homogeneous, tending to a balance. The times of
contact and concentration were the primary attributes to the adsorption for all treatments,
presenting higher values of adsorption for higher times and concentrations. The order of
magnetic induction was significant for all solutions, indicating the change in adsorption capacity.
The solution S2 (with only magnetized water) promoted higher adsorption capacity for
concentrations superior to 150 mg/L of phosphorus. Solution S3 (magnetized phosphorus
solution) promoted lower adsorption values, indicating that magnetizing this treatment can
promote higher phosphorus availability in the solution due to a possible crystallization of the
phosphorus, the magnetic treatment did not change the adsorption capacity for the different
treatments.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
CHAVES NETO, R. Isoterma de adsorção de fósforo proveniente de solução sumetida a tratamento magnético para solo argiloso. 2019. 59 p. Dissertação (Mestrado em Recursos Hídricos)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.