Hidrotalcita hidrofóbica e magnética aplicada no tratamento de efluentes oleosos

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013.Neste trabalho foram sintetizados hidróxidos duplos lamelares (HDLs) do tipo hidrotalcita com características hidrofóbicas e magnéticas para remoção de poluentesorgânicos. As hidrotalcitas com razão molar Mg:Al de 3:1, foram preparadas pelo do método de coprecipitação contendo dodecilsulfato de sódio (SDS) como ânion interlamelar e partículas magnéticasde Fe3O4. As partículas magnéticas empregadas na síntese foram previamente preparadas pelo método solvotermal. As hidrotalcitas foram caracterizadas por difração de raios X, isotermas de adsorção de nitrogênio e análise termogravimétrica. Os resultados de raio X, pelo do cálculo dos espaçamentos basais, mostraram que o SDS foi intercalado na hidrotalcita, e a variação da quantidade de SDS na síntese conduziu a diferentes arranjos das moléculas SDS nos espaços interlamelares. O processo de síntese das partículas magnéticas demonstrou sofrer interferência da temperatura e do tempo empregados.As partículas magnéticas foram incorporadas nas hidrotalcitas sem interferir nas suas estruturas e hidrofobicidades. Quando submetidas a teste de hidrofobicidade as hidrotalcitas hidrofóbicas (HDL-SDS) e hidrofóbicas e magnéticas (HDL-MSDS) mostraram afinidade pela fase orgânica comprovando que a propriedade hidrofílica da hidrotacilta foi modificada para hidrofóbica. A capacidade de adsorção de compostos orgânicos foi avaliada para o corante azul de metileno e para um efluente sintético oleoso. Para o corante azul de metileno e o efluente oleoso, a HDL hidrofóbica apresentou maior capacidade de remoção em relação a HDL padrão (com ânion carbonato). Para o corante azul de metileno a magnetização da HDL hidrofóbica conduziu a uma diminuição de sua capacidade adsortiva.Os adsorventes hidrofóbicos (HDL-SDS e MSDS)apresentaram elevada capacidade de adsorção para o efluente oleoso,indicadas pelas elevadas remoções de carbono orgânico total (COT) e turbidez. A cinética de adsorção para o azul de metileno e o efluente oleoso se ajustaram melhor aos modelos de pseudo primeira e segunda ordem, respectivamente. As isotermas de adsorção para ambos poluentes se ajustaram melhor ao modelo de Langmuir. Para a resposta COT observam-se capacidades de adsorção calculadas de 588,2 mg.g-1 para a HDL-SDS e 625,0 mg.g-1 para a HDL-MSDS. A maior remoção para a HDL-MSDS sugere um efeito positivo do óxido de ferro para este adsorvente.Abstract : In this work layered double hydroxides (LDHs) were synthesized. The LDH are of the type hydrotalcite with hydrophobic and magnetic characteristics for the removal of oily effluent. The hydrotalcites with a molar ratio of Mg / Al 3:1 were prepared by the coprecipitation method containing sodium dodecyl sulfate (SDS) as the interlamellar anion and Fe3O4 magnetic particles. The magnetic particles employed in the synthesis were previously prepared by the solvothermal method.The hydrotalcites were characterized by X-ray diffraction, nitrogen adsorption- desorption and isotherms and thermogravimetric analysis. The results of X-ray through the calculation the basal spacings showed that SDS was intercalated into the hydrotalcite and the variation in the amount of SDS resulted in synthesis of different arrangements of SDS molecules in the interlamellar space. The synthesis process of the magnetic particles has demonstrated to suffer interference from temperature and time employed.The magnetic particles were incorporated into the hydrotalcite without interfering in their structures either in its hydrophobicity. When tested for the hydrophobicity, hydrophobic hydrotalcite (LDH-SDS) and hydrophobic and magnetic (LDH-MSDS) showed affinity for the organic phase, confirming that hydrophilic property of hydrotalcites were modified to hydrophobic.The adsorption of organic compounds was evaluated for methylene blue and for an oily effluent.For methylene blue dye and the oily effluent, hydrophobic LDH showed higher removal capacity compared with standard LDH (with carbonate anion). The magnetization of hydrophobic LDH led to a decrease in the adsorption capacity of methylene blue dye.The hydrophobic adsorbents (LDH-SDS and LDH - MSDS) showed high adsorption capacity for oily effluent,indicated by the high removals of total organic carbon (TOC) and turbidity. The kinetics of adsorption of methylene blue and oily effluent were best fitted to pseudo first and second order models, respectively. The adsorption isotherms for both pollutants were best fitted to the Langmuir model.The maximum adsorption capacity calculated for TOC was 588.2 mg g-1 for HDL-SDS and 625.0 mg.g-1 for HDL-MSDS.The highest removal to HDL-MSDS suggests a positive effect of iron oxide for this adsorbent