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Type: Dissertação
Título : Adsorção do glifosato utilizando materiais naturais e resíduos industriais: equilíbrio e cinética
Author: Bertolo, Jéssica Piovesan
First advisor: Cabrera, Liziara da Costa
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Cardoso, Manuela Gomes
metadata.dc.contributor.referee1: Féris, Liliana Amaral
metadata.dc.contributor.referee2: Kemmerich, Magali
Resume: A contaminação de corpos hídricos por glifosato, um dos herbicidas mais utilizados na agricultura, e seu principal metabólito AMPA, representa uma preocupação ambiental e de saúde pública. Neste estudo, investigou-se a remoção desses compostos por meio da adsorção, utilizando materiais naturais e resíduos industriais modificados. Foram avaliados diferentes materiais, incluindo escória, fumo do filtro manga e areia provenientes da indústria de fundição, além de zeólita clinoptilolita e carvão ativado de origem comercial. A modificação dos materiais foi realizada por imersão em soluções de diferentes reagentes como CuSO₄, SDS, AgNO₃, Fe(NO₃)₃, CTAB e ZnO. O estudo comparativo dos materiais com e sem modificação foi desenvolvido analisando-se o efeito do pH da solução e modificação química dos materiais, na remoção do glifosato. O material com maior remoção foi selecionado para estudo de dosagem (0,625, 1,25, 2,5, 2,5, 5,0, 10, 25 g L-1), cinética (0,17, 0,5, 1, 2, 4, 8, 16, 24, 36, 54 e 72 h) e isoterma (0,25, 0,5, 1,0, 1,5, 2,5, 5,0 e 7,5 mg L-1). Os estudos de adsorção foram realizados em sistema batelada, volumes de 40 mL e temperatura de 25 °C. Foram realizadas análises de transmitância por Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) com microssonda de EDS, análise de BET e determinação do Potencial Zeta (PZ). Para a determinação da curva de calibração e ajuste dos modelos cinéticos e de equilíbrio utilizou-se o coeficiente de determinação (r2), o coeficiente de correlação (r) e o qui-quadrado (χ2). No estudo da adsorção entre diferentes materiais com e sem tratamento, o fumo do filtro manga na forma natural (sem modificação), apresentou o melhor desempenho (100% de remoção). Os experimentos demonstraram que a remoção do glifosato pelo fumo não foi influenciada pelo pH, atingindo 100% de remoção nas condições testadas (pH 4, 7 e 10), com um limite de quantificação do método analítico de 0,025 mg L⁻¹. No estudo de dosagem, utilizando uma solução inicial de glifosato de 5 mg L⁻¹, a remoção foi total para dosagem de fumo de 25 g L⁻¹ e alcançou 87,91% para a dosagem de 1,25 g L⁻¹. Esta última concentração foi considerada a mais viável, equilibrando eficiência e menor consumo de material, em conformidade com os padrões de potabilidade da água. A adsorção atingiu o equilíbrio após 8 horas de contato, com capacidade máxima de 5,39 mg g⁻¹. A cinética do processo seguiu o modelo de Avrami, enquanto a isoterma de adsorção foi melhor representada pelo modelo de Temkin. A quantificação do glifosato nas amostras foi determinada por LC-MS após derivatização com FMOC-Cl. Os resultados confirmam que o fumo é altamente eficiente na remoção do glifosato, eliminando mais de 95% de uma concentração inicial de 5 mg L⁻¹ sem necessidade de ajuste de pH. Esses achados reforçam o potencial de materiais residuais como alternativas sustentáveis para a remoção de contaminantes, contribuindo para o aprimoramento de estratégias de tratamento de águas poluídas.
Resumen : Contamination of water bodies by glyphosate, one of the most widely used herbicides in agriculture, and its main metabolite AMPA, represents an environmental and public health concern. In this study, the removal of these compounds by adsorption was investigated using natural materials and modified industrial waste. Different materials were evaluated, including slag, bag filter smoke and sand from the foundry industry, as well as clinoptilolite zeolite and activated carbon of commercial origin. The modification of the materials was performed by immersion in solutions of different reagents such as CuSO₄, SDS, AgNO₃, Fe(NO₃)₃, CTAB and ZnO. The comparative study of materials with and without modification was developed by analyzing the effect of solution pH and chemical modification of the materials on glyphosate removal. The material with the highest removal was selected for dosage (0.625, 1.25, 2.5, 2.5, 5.0, 10, 25 g L-1), kinetics (0.17, 0.5, 1, 2, 4, 8, 16, 24, 36, 54 and 72 h) and isotherm (0.25, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5, 5.0 and 7.5 mg L-1) studies. The adsorption studies were carried out in a batch system, volumes of 40 mL and temperature of 25 °C. Transmittance analyses were performed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM) with EDS microprobe, BET analysis and determination of Zeta Potential (ZP). The determination coefficient (r2), correlation coefficient (r) and chi-square (χ2) were used to determine the calibration curve and adjust the kinetic and equilibrium models. In the study of adsorption between different materials with and without treatment, the bag filter smoke in its natural form (without modification) showed the best performance (100% removal). The experiments demonstrated that the removal of glyphosate by smoke was not influenced by pH, reaching 100% removal under the conditions tested (pH 4, 7 and 10), with a quantification limit of the analytical method of 0.025 mg L⁻¹. In the dosage study, using an initial glyphosate solution of 5 mg L⁻¹, removal was total for a smoke dosage of 25 g L⁻¹ and reached 87.91% for a dosage of 1.25 g L⁻¹. This last concentration was considered the most viable, balancing efficiency and lower material consumption, in accordance with water potability standards. Adsorption reached equilibrium after 8 hours of contact, with a maximum capacity of 5.39 mg g⁻¹. The process kinetics followed the Avrami model, while the adsorption isotherm was best represented by the Temkin model. The quantification of glyphosate in the samples was determined by LC-MS after derivatization with FMOC-Cl. The results confirm that tobacco is highly efficient in glyphosate removal, eliminating more than 95% of an initial concentration of 5 mg L⁻¹ without the need for pH adjustment. These findings reinforce the potential of residual materials as sustainable alternatives for contaminant removal, contributing to the improvement of polluted water treatment strategies.
Palabras clave : Herbicidas
Cromatografia líquida de alta eficiência
Adsorção
Resíduos
Language: por
Country: Brasil
Editorial : Universidade Federal da Fronteira Sul
Acronym of the institution: UFFS
College, Institute or Department: Campus Cerro Largo
Name of Program of Postgraduate studies: Programa de Pós-Graduação em Ambiente e Tecnologias Sustentáveis
Type of Access: Acesso Aberto
URI : https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/8910
Fecha de publicación : 2025
metadata.dc.level: Mestrado
Aparece en las colecciones: Programa de Pós-Graduação em Ambiente e Tecnologias Sustentáveis

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