Ciências Agrárias
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Item Sorption and stability of trace elements on aluminum-substituted iron oxides(Universidade Federal de Viçosa, 2023-04-27) Cardoso, Daniel Kroehling Rodrigues; Vasques, Isabela Cristina Filardi; http://lattes.cnpq.br/8557111524729137The trace elements arsenic (As), antimony (Sb), lead (Pb), and cadmium (Cd) are present in orogenic gold deposits positively correlated with gold. Others, such as the rare earth elements lanthanum (La) and ytterbium (Yb), do not present correlation with gold. The weathering of these rocks, intensified by mining activity, leads to a redistribution throughout the local drainage basin. Iron oxides precipitating from weathering products immobilize part of these elements. High contents of gold in secondary deposits attract artisanal mining (garimpo), which historically contaminates watercourses with mercury (Hg). In this study, iron oxides were precipitated from a solution containing As, Pb, Sb, Cd, La, Yb, and Hg in the presence and in the absence of aluminum (Al). The stability of the coprecipitates was evaluated through BCR and SBET extraction procedures. Most of the initial content of As, Pb, Yb, and Sb was coprecipitated with Fe-oxides in only two hours, while Cd and La persisted longer in solution. Aluminum isomorphic substitution in Fe-oxides favored La and Yb immobilization in the short- term, but favored As and Cd immobilization in the long-term. Goethite with Al substitution (Al-goethite) was the only phase identified in treatments with Al, and lepidocrocite precipitation was favored at high concentrations of trace elements. Arsenic and Cd were more stable coprecipitated with Al-goethite. On the other hand, La and Yb were more stable with Al- free-goethite or lepidocrocite. The extraction percentages of As, Cd and Sb from precipitates were lower than Pb, La and Yb, which might be related to higher incorporation of As, Cd and Sb into the oxides structure. The precipitates had high bioaccessible contents of As and, therefore, higher risk to oral exposure for children (HQ > 1). Mercury did not interfere with other elements sorption or stability, therefore the hypothesis that garimpo can remobilize other elements through desorption from Fe-oxides due to Hg introduction was not confirmed. The results were useful for enhancing comprehension of interactions between iron oxides and trace elements in natural systems, including aspects such as sorption mechanisms, stability, bioavailability, and toxicity. Keywords: Coprecipitation. Acid mine drainage. Garimpo. Arsenic. Goethite.Item Sorption and stability of trace elements on aluminum-substituted iron oxides(Universidade Federal de Viçosa, 2023-04-27) Cardoso, Daniel Kroehling Rodrigues; Vasques, Isabela Cristina Filardi; http://lattes.cnpq.br/8557111524729137The trace elements arsenic (As), antimony (Sb), lead (Pb), and cadmium (Cd) are present in orogenic gold deposits positively correlated with gold. Others, such as the rare earth elements lanthanum (La) and ytterbium (Yb), do not present correlation with gold. The weathering of these rocks, intensified by mining activity, leads to a redistribution throughout the local drainage basin. Iron oxides precipitating from weathering products immobilize part of these elements. High contents of gold in secondary deposits attract artisanal mining (garimpo), which historically contaminates watercourses with mercury (Hg). In this study, iron oxides were precipitated from a solution containing As, Pb, Sb, Cd, La, Yb, and Hg in the presence and in the absence of aluminum (Al). The stability of the coprecipitates was evaluated through BCR and SBET extraction procedures. Most of the initial content of As, Pb, Yb, and Sb was coprecipitated with Fe-oxides in only two hours, while Cd and La persisted longer in solution. Aluminum isomorphic substitution in Fe-oxides favored La and Yb immobilization in the short- term, but favored As and Cd immobilization in the long-term. Goethite with Al substitution (Al-goethite) was the only phase identified in treatments with Al, and lepidocrocite precipitation was favored at high concentrations of trace elements. Arsenic and Cd were more stable coprecipitated with Al-goethite. On the other hand, La and Yb were more stable with Al- free-goethite or lepidocrocite. The extraction percentages of As, Cd and Sb from precipitates were lower than Pb, La and Yb, which might be related to higher incorporation of As, Cd and Sb into the oxides structure. The precipitates had high bioaccessible contents of As and, therefore, higher risk to oral exposure for children (HQ > 1). Mercury did not interfere with other elements sorption or stability, therefore the hypothesis that garimpo can remobilize other elements through desorption from Fe-oxides due to Hg introduction was not confirmed. The results were useful for enhancing comprehension of interactions between iron oxides and trace elements in natural systems, including aspects such as sorption mechanisms, stability, bioavailability, and toxicity. Keywords: Coprecipitation. Acid mine drainage. Garimpo. Arsenic. Goethite.Item Removal of lanthanum, cerium, europium and holmium from water by co-precipitation with iron and aluminium (hydr)oxides(Universidade Federal de Viçosa, 2018-07-30) Barcelos, Gisely Souza; Mello, Jaime Wilson Vargas de; http://lattes.cnpq.br/8905600731084083Effluents from mining activities may have high concentrations of trace elements such as arsenic, rare earth elements (REE) and actinides, mainly im areas where acid mine dramage (AMD) occurs. Use of lime to neutralise AMD also promote co-precipitation of 1ron (Fe) and aluminium (Al) (hydr)oxides, increasing the removal of trace elements from water. This study aimed to evaluate the efficiency of Fe/Al (hydr)oxides co-precipitation to remove lanthanum (La), cerrum (Ce), europium (Eu) and holmium (Ho) from water under laboratory conditions. Two sets of experiments were performed with individual REE solutions containing Eu and Ho. In these cases, Fe(Il) and Al sulphates were used at different Fe:AI:REE molar ratios. Two other sets of experiments with Fe(IN) and Fe(IIN sulphates were performed in a mixed REE solution containing La, Ce, Eu and Ho. To co- precipitate Fe/Al (hydr)oxides, pH’s were raised to 9.0 and 6.0 with 5 mol L-¹ KOH solution. Soluble contents of Fe, Al and REE were periodically measured mn supernatants aliquots. Precipitates were collected at the end of the 60-day incubation period and, then, oven-dried, sieved and characterised by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) analysis. The stability of REE im precipitates was also assessed by BCR sequential extractions. All treatments presented high REE removal efficiency from water at pH 9.0, but significantly lower at pH 6.0 for Fe(II) treatments. Magnetite precipitation was favoured by lower contents of REE and Al, whereas goethite and lepidocrocite were favoured at higher contents. Segregated phases were not detected for Eu and Ho, but lanthanite and cerianite precipitated at high amounts of La and Ce, respectively. For mixed REE treatments, the mimeralogical phases precipitated were mostly poorly crystallised. The presence of magnetite was associated to higher REE stabilities, whereas lepidocrocite decreased the stability as measured by BCR extractions. The presence of segregated phases as cerianite resulted im increased Ce stability, but presence of lanthanite decreased La stability in precipitates.Item Aplicação dos sub-produtos alcalinos da indústria de polpa celulósica kraft em aterros sanitários e na remediação de drenagem ácida(Universidade Federal de Viçosa, 2018-09-21) Farage, Rogério Machado Pinto; Silva, Cláudio Mudadu; http://lattes.cnpq.br/9811279570941278Motivado pela necessidade de material para cobertura intermediária em aterros sanitários, pela busca por materiais em quantidade e custos acessíveis para uso como barreira reativa permeável (BRP) no tratamento/remediação de drenagem ácida de mineração e redução dos custos das fábricas de polpa kraft com o tratamento e disposição final dos resíduos alcalinos dregs, grits e lama de cal, o presente estudo objetivou avaliar o uso destes resíduos alcalinos para estas aplicações sob a variável ambiental. Baseado nos procedimentos operacionais para aterros sanitários no Brasil, a demanda de material para cobertura intermediária é de cerca de 17 milhões m3/ano, consumindo todo o volume dos resíduos alcalinos gerados pelo setor de polpa kraft no Brasil (cerca de 380 mil t/ano), com uma redução de custos de R$ 30 milhões / ano para as fábricas. Quanto ao tratamento das drenagens ácidas do setor de mineração, os sistemas de tratamento in loco, com destaque ao uso de BRP, representam uma opção mais atrativa devido aos reduzidos custos de instalação e manutenção, quando comparados aos sistemas ativos, que consistem na construção de estações de tratamento de efluentes e sistemas de bombeamento. As BRP’s são instaladas no fluxo das drenagens ácidas, atuando na retenção de contaminantes, a exemplo de metais e sulfatos, através de mecanismos como adsorção, troca iônica e precipitação. A vida útil dos materiais adsorventes implica na opção por materiais de baixo custo e elevada disponibilidade, motivando estudos sobre o reuso de resíduos industriais. O presente estudo avaliou as possíveis restrições de uso dos materiais em aterros sanitários, notamente sobre a ação dos microrganismos responsáveis pela estabilização da fração orgânica dos resíduos no interior dos aterros e posteriormente no tratamento do chorume. Avaliou-se ainda a remoção de metais no chorume gerado em aterros sanitários quando da utilização de um composto de dregs+grits e lama de cal. Finalmente, estudou-se a capacidade de remoção de cobre e sulfato em drenagem ácida de mineração com o uso de dregs e grits. O uso do composto dregs+grits e da lama de cal como cobertura intermediária em aterros sanitários foi dividido em três etapas: construção e enchimento de 3 aterros sanitários experimentais, sendo um controle (sem uso dos resíduos alcalinos), monitorados durante 6 meses através dos respectivos chorumes gerados; tratamento biológico dos chorumes gerados nas unidades experimentais com cobertura de dregs+grits e da controle (sem cobertura intermediária), por meio de reatores aeróbios; construção de 9 colunas preenchidas com o composto de dregs+grits (3 colunas), com lama de cal (3 colunas) e com solo (3 colunas), seguido da aplicação periódica de uma solução de chorume e metais (Cd, Cr, Cu, Mn, Ni e Pb). Os valores de DQO dos chorumes gerados na unidade experimental com cobertura de lama de cal e para a unidade controle foram similares, 2.800 mg/L e 3.300 mg/L, respectivamente, ao final do intervalo de monitoramento. O chorume da unidade experimental com cobertura do composto de dregs+grits manteve DQO de 32.000 mg/L neste intervalo, diminuindo para 2.800 mg/L após 9 meses, enquanto os chorumes da unidade com lama de cal e da controle passaram a 800 mg/L e 1.300 mg/L, respectivamente. Este comportamento sugere a presença de agente inibidor das atividades da microbiota na unidade com dregs+grits, a exemplo do sódio, com concentração 13 vezes maior que no chorume da unidade controle. A eficiência média na remoção de DQO através do tratamento biológico dos chorumes gerados nas unidades experimentais com cobertura do composto de dregs+grits e da controle foram similares, entre 70% e 90%. As retenções de metais nos ensaios de coluna foram similares para a lama de cal e solo, acima de 70%, com oscilação para o Cu durante os intervalos das aplicações nas colunas com lama de cal. As colunas com dregs apresentaram dessorção de Cu e comportamento oscilatório nas retenções de Cd, Cr e Ni ao longo do monitoramento das colunas. A remoção de Cu e sulfato em drenagem ácida de mineração foi avaliada através de ensaios de cinética de adsorção, ensaios em batelada com diferentes relações S:L (adsorvente: adsorvato) e ensaios em coluna. A retenção de Cu, em ambiente alcalino, foi similar para dregs e grits, superior a 99% para relação S:L de 1:10, sugerindo mecanismo de precipitação. A remoção de sulfato foi superior a 70% com o uso de ambos materiais, em ambiente ácido (pH <5).Item Imobilização do cério por óxidos de ferro sintéticos(Universidade Federal de Viçosa, 2014-09-19) Cardoso, Luísa Poyares; Mello, Jaime Wilson Vargas de; http://lattes.cnpq.br/5031979614069763O cério é o mais abundante entre os elementos terras raras. O atual interesse por esse grupo de elementos deve-se às suas diversas aplicações de cunho tecnológico. Os teores de terras raras existentes em reservas brasileiras justificam sua exploração. O grande desafio é o tratamento dos efluentes líquidos gerados, especialmente em áreas de drenagem ácida. Neste trabalho, avaliou-se a remoção de Ce de solução aquosa por meio da síntese de óxidos de ferro via precipitação, bem como a estabilidade do elemento nas fases sólidas formadas. Soluções de sulfato ferroso, sulfato de alumínio e sulfato de cério foram misturadas em diferentes proporções, em recipientes de polietileno, de modo a obter nove relações molares Fe:Al:Ce (500:0:1, 500:0:5, 500:0:10, 500:0:50, 500:0:100, 500:50:1, 500:50:5, 500:100:1 e 500:100:5). O período experimental foi de 60 dias. Semanalmente foi aferido o pH da suspensão, e, quando necessário, ajustado para 11,7. Além disso, foram coletadas alíquotas do sobrenadante para determinação da concentração de cério solúvel, por ICP-OES. O material precipitado foi submetido à caracterização por espectroscopia de reflectância difusa, difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS). O potencial de remobilização do Ce presente na fase sólida foi avaliado por meio da quantificação dos teores extraíveis por água deionizada e por cloridrato de hidroxilamina 0,5 mol.L-1. Todos os tratamentos foram eficientes para remover o cério da solução aquosa (> 99 %). No entanto, o Al diminuiu a eficiência do processo. As fases formadas foram principalmente a magnetita, em ausência de Al e baixas concentrações de Ce, e a goethita na presença de Al e altas concentrações de Ce. A DRX e imagens obtidas por MEV/EDS não indicaram a formação de nenhuma fase segregada contendo apenas Ce. Os produtos formados revelaram-se estáveis em relação à remobilização do Ce por extração com água. Entretanto, a remobilização foi elevada em condições redutoras, sendo que a presença do alumínio tendeu a diminuir a estabilidade do Ce nos precipitados.