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Tipo: Dissertação
metadata.dc.title: Obtenção de nanopartículas de óxido de ferro a partir do resíduo do beneficiamento do carvão mineral
Autor(es): Oliveira, Cristiano Cougo
Primeiro Orientador: Jauris, Carolina Ferreira de Matos
1° Membro da banca: Jauris, Carolina Ferreira de Matos
2° Membro da banca: Lopes, Lais Cristine
3° Membro da banca: Wouk, Luana
Resumo: O carvão mineral é o minério mais abundante no mundo, sendo o principal combustível da matriz energética mundial. Seu beneficiamento gera resíduos que apresentam problemas do ponto de vista econômico, como logística e disposição adequadas, bem como ambiental, já que é fonte de contaminantes. Esse resíduo, chamado de ganga, possui teores consideráveis de ferro e outros elementos, como silício, alumínio, magnésio e enxofre. Buscando uma destinação que agregue valor à ganga, de forma a contribuir com a sustentabilidade, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de rotas para a produção de nanopartículas de óxido de ferro a partir desse material normalmente descartado. Nanopartículas de óxido de ferro possuem propriedades especiais, como alta reatividade e capacidade de adsorção, o que tem despertado grande interesse pelo amplo leque de aplicações. Através das etapas de moagem, peneiramento e dissolução em ácido clorídrico, foi possível extrair 16,11% do ferro disponível em 2 horas de extração ácida, sob agitação de 1500 rpm, e 17,26% aumentando o tempo para 4 horas, quantidades suficientes para as sínteses desenvolvidas. Com o extrato de 4 horas de extração ácida, foi feita síntese de nanopartículas de óxido de ferro, cujas principais etapas foram neutralização do pH e, na sequência, a passivação utilizando citrato de sódio dihidratado. O material obtido é formado por partículas esféricas de dimensões nanométricas e placas bem maiores aparentando folhas amassadas. Uma segunda síntese foi realizada adicionando o passivante citrato de sódio antes da correção do pH, resultando em um material composto por placas disformes, provenientes provavelmente da coalescência de partículas. Entre as placas, se formaram partículas esféricas de dimensões reduzidas, em escala nanométrica. Esta mesma síntese foi executada com o extrato de 2 horas, resultando em partículas elipsoidais coalescidas entre si, com partículas esféricas de dimensões muito reduzidas, de diâmetros em escala nanométrica, nos espaços entre as placas. Os resultados das análises por difração de raios X, espectroscopia no infravermelho e espectroscopia de absorção no UV-Vis indicaram a formação principalmente de óxidos de ferro, misturadas a pequenas quantidades de hidróxido de ferro e de óxido de alumínio. Já a espectroscopia Raman indicou apenas a formação de óxidos de ferro. Os processos agregaram valor a um resíduo descartado, transformando-o em um material tecnológico com grande potencial para tratamento ambiental.
Abstract: Mineral coal is the most abundant mineral in the world and the main fuel source for global energy. However, its processing generates waste that presents economic problems, such as adequate logistics and disposal, and environmental concerns because it is a contamination source. This residue, called Coal gangue, has considerable amounts of iron and other elements, such as silicon, aluminum, magnesium, and sulfur. This work aims to develop routes for producing iron oxide nanoparticles from coal gangue, adding value and contributing to the sustainability of a waste material that is usually discarded. Iron oxide nanoparticles have unique properties, such as high reactivity and adsorption capacity, which have aroused great interest due to the wide range of applications. Through the steps of grinding, sieving and dissolving in hydrochloric acid, it was possible to extract 16,11% of the available iron in 2 hours of acid extraction, under stirring at 1500 rpm 17,26% when the time was increased to 4 hours, enough for developed syntheses needs. Iron oxide nanoparticles were synthesized using the 4 hours extract for acid extraction. The main steps were pH neutralization and passivation using dihydrate sodium citrate. The material obtained has spherical nanoparticles and plates resembling crumpled sheets with much larger dimensions. A second synthesis was carried out by adding the passivating sodium citrate before pH correction, resulting in a material composed of misshapen plaques, probably resulting from the coalescence of particles. It has spherical particles of reduced dimensions between the plaques on a nanometric scale. This same synthesis was carried out with the 2-hour extract, resulting in ellipsoidal coalesced plaques with spherical nanoparticles of significantly reduced dimensions in the spaces between the coalesced plaques. The analyzes by X-ray diffraction, infrared spectroscopy and UV-Vis absorption spectroscopy indicated the formation mainly of iron oxides mixed with small amounts of iron hydroxide and aluminum oxide. Raman spectroscopy showed only iron oxide formation. The processes added value to discarded waste, transforming it into a technological material with great potential for environmental treatment.
metadata.dc.subject: Nanomateriais sustentáveis
Nanopartículas de ferro
Ganga de carvão mineral
Beneficiamento de carvão
Sustainable nanomaterials
Iron nanoparticles
Mineral coal Ganga
Coal processing
CNPQ: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
metadata.dc.publisher: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Bagé
Curso: Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais
metadata.dc.identifier.citation: OLIVEIRA, Cristiano Cougo. Obtenção de nanopartículas de óxido de ferro a partir do resíduo do beneficiamento do carvão mineral. 71p. 2023. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal do Pampa, Campus Bagé, Bagé, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
metadata.dc.identifier.uri: https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/8135
metadata.dc.date.issued: 3-Feb-2022
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