Ciências Exatas e Tecnológicas
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Item Avaliação do comportamento sortivo de rejeito de mineração em relação a compostos modelo(Universidade Federal de Viçosa, 2019-02-26) Almeida, Cristiane Aparecida; Oliveira, André Fernando de; http://lattes.cnpq.br/9156222803627678Em novembro de 2015 ocorreu o rompimento da barragem de Fundão, da empresa Samarco, localizada em Mariana, MG, Brasil. Esse episódio lançou diretamente no meio ambiente aproximadamente 60 milhões de toneladas de rejeito de minério, ocasionando mortes de pessoas, inundação, poluição e devastação ambiental inédita no Brasil. Esses rejeitos serão, com o passar do tempo, incorporados ao solo, podendo afetar a permeação de nutrientes e agrotóxicos, comprometendo a agricultura local. Sendo assim, faz-se necessária uma caracterização criteriosa desse rejeito. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi estudar a composição física, química e mineralógica do rejeito de mineração e avaliar a sua capacidade de sorção em presença de moléculas modelo, como o corante azul de metileno e alaranjado de metila, buscando fazer uma previsão do comportamento desses rejeitos em presença de compostos catiônicos e aniônicos. O rejeito estudado foi coletado na região de Paracatu de Baixo (17o 13' 20" S e 46o 52' 29" W) em 08/11/2015. No Capítulo 1 foram apresentados a justificativa, revisão da literatura e objetivos do trabalho. No Capítulo 2 foi discutido o comportamento dos corantes azul de metileno e alaranjado de metila em solução aquosa. No Capítulo 3 foi abordada a caracterização do rejeito de mineração e o estudo sortivo desse rejeito em presença do azul de metileno. No Capítulo 4 são apresentados os resultados referentes ao estudo sortivo em presença do alaranjado de metila. Foi desenvolvido um método de análise para os compostos modelo em solução aquosa, sendo possível sugerir a presença da espécie reduzida no meio. Foi observado a dimerização do azul de metileno, enquanto o comportamento do alaranjado de metila foi conforme esperado. O rejeito possui partículas não porosas, com baixa área superficial, com baixo risco de contaminação ambiental, e terá pouca influência nas propriedades do solo quando for definitivamente incorporado. Os estudos de adsorção mostraram uma baixa sorção de ânions e cátions, usando os compostos modelos. O processo predominante é de troca- iônica. O rejeito terá pouca influência na retenção de cátions e ânions como parte do novo solo.Item Dinâmica do indaziflam em solos condicionados com biocarvão(Universidade Federal de Viçosa, 2018-11-21) Romero Ramírez, Ana Cecilia; Neves, Antônio Augusto; http://lattes.cnpq.br/1982088785122904Para atender a demanda mundial de alimentos é necessário aumentar a produtividade e garantir a sustentabilidade dos solos. Para que isso seja possível é necessário investir em boas práticas agrícolas para tornar o uso dos agroquímicos sustentável ao homem e ao meio-ambiente. Uma das maneiras de reduzir os riscos ambientais decorrentes do uso de agroquímicos como os herbicidas é a utilização de tecnologias que reduzam a contaminação do perfil dos solos como uso destes agrotóxicos. Isto é mais imperativo quando se utiliza um herbicida que apresenta longa persistência no ambiente como o indaziflam. Este herbicida está registrado no Brasil para uso nas culturas de cana-de- açúcar, café, citros, eucalipto e pinus. Por apresentar longa persistência no ambiente o uso do indaziflam sem o conhecimento de sua dinâmica no solo poderá resultar em sérios problemas ambientais e de carryover nas culturas subsequentes, além de contaminação de águas superficiais e subterrâneas. Nesta pesquisa foi desenvolvido e validado o método de extração sólido líquido com partição em baixa temperatura (ESL/PBT) para determinação do indaziflam em amostras de solos por cromatografia líquida de alta eficiência e detector UV/Vis (CLAE-UV/Vis). Foram também avaliados os efeitos do condicionamento de amostras de solo com biocarvão obtido por pirólise do bagaço da cana-de-açúcar sobre a sorção, dessorção, lixiviação, persistência e meia-vida do indaziflam pelos coloides do solo. Este estudo foi realizado utilizando métodos biológicos e de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). O método ESL/PBT-CLAE-UV/Vis, desenvolvido e validado foi seletivo, preciso e exato para determinação de indaziflam nos solos avaliados. As porcentagens de recuperação do herbicida das amostras de solo variaram entre 79,56 e 106,41% e os coeficientes de variação entre 0,9 e 14,4%, conforme os parâmetros de validação estabelecidos. Contatou-se relação direta entre doses do biocarvão utilizadas no condicionamento do solo e a sorção do herbicida. A estimativa da sorção feita pelo método biológico utilizando plantas de Sorghum bicolor como indicadoras do herbicida no solo. Nas análises por CLAE-UV/vis o tempo de retenção determinado para o indaziflam foi de 4,6 minutos e as isotermas de sorção foram lineares, TIPO C, com coeficientes de sorção (Kf de 8,38 a 16,64) e coeficientes de dessorção (Kf de 16,64 a 75,84). Nos ensaios de lixiviação o indaziflam ficou retido nos primeiros 5 cm da superfície da coluna nos solos condicionados com biocarvão, e nos solos sem sua adição o herbicida lixiviou até 15 cm de profundidade. A meia-vida do indaziflam foi de 119 dias em solos sem adição de biocarvão e de 89 dias em solos condicionados com biocarvão. O potencial de contaminação da água subterrânea foi estimado pelo índice GUS (Groundwater Ubiquity Score). Este foi de 2,58 para solos não condicionados com biocarvão e para os solos condicionados foi de 1,84. Esses índices permitem classificar o indaziflam com potencial de lixiviação moderado. Os resultados dos ensaios biológicos confirmaram os resultados dos ensaios cromatográficos, podendo ser utilizados de forma isolada ou como complemento para avaliar esses processos no solo. O uso do biocarvão contribuiu para a maior retenção do herbicida no LVA, diminuiu a lixiviação, a persistência e a meia-vida, reduzindo os riscos de contaminação das camadas mais profundas do perfil do solo e de corpos de água subterrânea.Item Síntese de biocarvão decorado com ferrita de cobalto: caracterização e aplicações(Universidade Federal de Viçosa, 2023-07-20) Souza, Noemí Cristina Silva de; Moreira, Renata Pereira Lopes; http://lattes.cnpq.br/5115317928839527Melhores técnicas de manejo de resíduos de biomassa vêm sendo incentivadas, visando-se minimizar os impactos ambientais gerados pelo seu descarte inadequado. Dentre essas, destaca-se a conversão da biomassa por processos termoquímicos, para a obtenção de biocarvão (BC). Este pode ser utilizado como suporte de catalisadores, como as ferritas, por exemplo. Nesse sentido, este trabalho teve como objetivo produzir um BC, derivado de eucalipto, decorado com ferrita de cobalto (BC/CoFe2O4), caracterizá-lo e aplicá-lo em diferentes fins. A CoFe2O4 foi sintetizada por co-precipitação na presença do BC. O BC e o BC/CoFe2O4 apresentaram 5,8 e 8,4% de umidade, teor cinzas de 24,1 e 30,0%, e voláteis de 75,5 e 69,5%, respectivamente. Os teores de C e O foram de 58 e 12,5% para BC e 52 e 13,9% BC/CoFe2O4. A razão H/C foi ~0,5 e O/C ~0,2 para ambos os materiais. Ambos os materiais se mostraram estáveis termicamente, com perdas de massas 40% em TGA/DTG em temperaturas acima de 400 C. Ambos os materiais apresentaram grupos oxigenados, observados por FTIR. O pHPCZ do BC foi 7,01 e BC/CoFe2O4 6,78. Por espectroscopia Raman verificou-se a presença das bandas D em 1363 cm-1 e G em 1607 cm-1, e razão ID/IG, de 1,07 no BC e 0,74 no BC/CoFe2O4. Por DRX, foi observado que o BC apresentou picos referentes a quartzo, dolomita e calcita e o BC/CoFe2O4 picos característicos da CoFe2O4. Por MEV foi observado que BC apresentou superfície em forma de placas e o BC/CoFe2O4 apresentou esferas irregulares atribuídas a CoFe2O4. Foi possível observar por MET a presença de esferas irregulares, com 6,6 ± 0,9 nm, nas lamelas de carbono do BC/CoFe2O4. O padrão de difração de elétrons de área selecionada (SAED) do BC/CoFe2O4 apresentou planos de cristalinos da CoFe2O4. Os elementos O (74,97%), Co (8,86%) e Fe (16,17%) foram observados no BC/CoFe2O4 por Dispersão em Energia (EDS) e confirmados por ICP-OES. Os materiais foram aplicados (1) na degradação do corante têxtil vermelho direto 80 (VD80) e (2) na modificação de eletrodo de pasta de carbono para detecção de paracetamol. O monitoramento foi realizado por Absorção Molecular UV-Vis em 526 nm. Obteve-se ~100% de remoção após 180 minutos nas seguintes condições: Dose de BC/CoFe2O4 = 1 g L-1, [VD 80] = 25 mg L-1, pH 3, temperatura 30 ± 5 °C e luz UV. A lacuna (h+) e O2•- são as espécies responsáveis pela degradação. A modificação de eletrodo de pasta de carbono para detecção de paracetamol (PAR) foi realizada em eletrodo de pasta de carbono (CPE), o CPE BC/CoFe2O4 25 apresentou limite de detecção 0,028 μmol L −1 e faixa linear 0,416 a 31,5 µmol L-1. Palavras-chave: Nanomateriais. Processos Oxidativos Avançados. Voltametria. Paracetamol. Fotocatálise. Corantes têxteis.Item Síntese de ferrita de cobalto para aplicação na degradação de vermelho direto 80 via processo Fenton-like(Universidade Federal de Viçosa, 2023-07-14) Dias, Gessica do Carmo; Moreira, Renata Pereira Lopes; http://lattes.cnpq.br/2219667532172607Os corantes são considerados tóxicos devido às suas estruturas complexas, especialmente os que apresentam grupos azo. Tais compostos são muito utilizados na indústria têxtil, que gerando grandes volumes de efluentes com alta carga orgânica. O lançamento desses efluentes em cursos d’água sem tratamento adequado pode gerar vários impactos ambientais. Portanto, processos de remoção dessas moléculas dos efluentes são muito importantes. As ferritas vêm sendo utilizadas para esse fim. Esses materiais apresentam propriedades superparamagnética, alta capacidade de adsorção, alta área específica, resistência ao calor e à corrosão. Neste sentido, este trabalho teve por objetivo sintetizar a ferrita de cobalto (CoFe2O4) pelo método de combustão e avaliar sua aplicação para degradação de azo corantes através de ensaios com o corante vermelho direto 80 (VD80). A CoFe2O4 foi caracterizada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e de Transmissão (MET), que mostraram estruturas esféricas com tamanho médio de 33 ± 12 nm. A Difração de Elétrons de Área Selecionada (SAED), assim como a difração de raio-X, mostraram os planos cristalinos característicos da CoFe 2O4. Os teores dos metais Co e Fe foram quantificados por Espectro de raios X de dispersão de energia (EDS) e Espectrometria de Emissão Ótica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-OES), apresentando uma razão de n(Co)/n(Fe) de 0,49. Por Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), observou-se bandas relacionadas às ligações de Co-O (455cm-1) e Fe-O (523 cm-1). Por espectroscopia Raman observou-se picos relacionados a sítios octaédricos e tetraédricos e pela análise termogravimétrica (TG) observou-se que a CoFe 2O4 é termicamente estável. O material foi aplicado em ensaios de degradação do VD80 em meio aquoso, na presença de persulfato (PS), monitorando-se sua concentração por Espectrofotometria de Absorção Molecular UV/Vis. Nestes ensaios obteve-se 100% de remoção em 60 min, mesmo após 5 ciclos de reúso do material nas seguintes condições: [PS] = 20 mmol L-1, dose de CoFe2O4 = 1,00 g L-1, [VD80] = 10 mg L-1, pH =10 e temperatura 25 ºC. O modelo de pseudo segunda ordem foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais, com k2= 0,07007 L mg-1 min-1. Os resultados sugerem que a degradação ocorreu predominantemente via radical superóxido e oxigênio singleto. Por fim a presença de luz UV acelerou o processo, com k2= 1,54093 L mg-1 min-1. Palavras-chave: Nanopartículas. Corante têxtil. Azo-corante. Processos Oxidativos Avançados. Foto-Fenton.Item Uma proposta de ensino de eletrólise por experimentação com uso de resíduo eletroeletrônico(Universidade Federal de Viçosa, 2019-05-04) Sperandio, Gabriel Henrique; Inácio, Damasceno Odilaine; http://lattes.cnpq.br/8156870948860981O presente trabalho de pesquisa foi realizado ao longo do curso de Mestrado Profissional em Rede Nacional (PROFQUI) com o foco na elaboração de um produto aplicável ao ensino de Química na educação básica, priorizando a abordagem investigativa-experimental. Assim, buscou-se investigar, em uma turma de 2o ano do ensino médio da rede particular de ensino, como o uso do produto desenvolvido, a partir de uma perspectiva investigativa, enriquece o processo de ensino de Química e promove uma aprendizagem significativa . Desta forma, foi desenvolvida uma sequência didática na qual o professor atua como mediador do processo, experimentando uma condição de trabalho horizontalizada, em que o estudante é o sujeito da sua própria aprendizagem. A aprendizagem significativa é aquela cujo indivíduo vivencia e constrói seu próprio conhecimento, o qual não pode ser passado de um ser para outro. O tema abordado foi eletroquímica, com ênfase na eletrólise, considerando que os alunos apresentam grande dificuldade nesse conteúdo. As avaliações de aprendizagem prévia e pós a aplicação da sequência didática foram desenvolvidas para que se obtivesse um parâmetro de comparação do conhecimento construído ao longo do processo. O produto educacional aplicado foi construído pelos próprios alunos, com acompanhamento do professor pesquisador, com materiais reutilizados a partir do lixo eletroeletrônico. Assim, o produto educacional, denominado nesse estudo de kit de eletrólise, permite seu uso por professores em escolas que possuam ou não laboratório de Química. A adoção dessa metodologia de trabalho para o ensino da eletrólise permitiu uma gama de discussões em sala de aula, uma vez que a sequência didática adotada tangenciou a Química ambiental. Acredita-se, analisando os resultados obtidos, que o ensino da eletrólise a partir do kit de eletrólise desenvolvido sob uma abordagem investigativa, pode tornar a aprendizagem desse conteúdo mais atraente para os alunos. Assim, observou-se que a aula, se mais interativa contribui para a melhoria do desempenho dos estudantes na resolução de situações-problemas. Palavras-Chave: Ensino por investigação; Experimentação; Eletroquímica; Eletrólise; Lixo eletroeletrônico.