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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.75.2020.tde-16032021-160306
Documento
Autor
Nome completo
Maxsuelen Rodrigues Soares
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2020
Orientador
Banca examinadora
Vaz, Carlos Manoel Pedro (Presidente)
Martin Neto, Ladislau
Nunes, Márcio Renato
Silva Filho, Edson Cavalcanti da
Silva, Wilson Tadeu Lopes da
Título em português
Separação e caracterização da fração nanométrica dos minerais dos solos e sua importância na sorção de nutrientes e qualidade estrutural dos solos
Palavras-chave em português
argila
ASE
mineralogia
nanopartículas
Resumo em português
Nesse trabalho foram desenvolvidos procedimentos para a extração, caracterização e avaliação das nanopartículas minerais da fração argila de diferentes solos tropicais brasileiro. Os solos selecionados foram Nitossolo, Latossolo Vermelho acriférrico, Latossolo Amarelo, Argissolo e Cambissolo. As frações de areia, silte e argila dos solos foram separadas por meio de dispersão química e mecânica (agitação lenta) e em seguida a fração de argila foi separada por meio de dois processos (centrifugação e filtração, sendo que o processo de centrifugação forneceu amostras isentas de resíduos de quartzo). A caracterização granulométrica dos solos foi realizada por atenuação de raios gama, que mostrou a predominância de uma fração argila com partículas maiores para o Nitossolo e LVacriférrico e menores para o Cambissolo e o LVA. A caracterização mineralógica por difração de raios X (DRX) mostrou a presença de gibsita no LVA, LVacriférrico e Cambissolo, e de goethita no Cambissolo, LVA e Argissolo. Caulinita esteve presente em todos os solos, variando somente em intensidade. Já hematita e maghemita foram mais intensas no Nitossolo e LVacriférrico. Os resultados obtidos pela análise termogravimétrica (TGA) e pela espectroscopia de infravermelho (FTIR) confirmaram os resultados do DRX. Propriedades importantes como a área de superfície específica (ASE), cargas superficiais e ponto de carga zero (PCZ) foram determinadas por adsorção por nitrogênio (BET-N2), que apresentou um aumento da ASE com a diminuição dos tamanhos das partículas das frações, sendo que o Cambissolo, apresentou o maior valor de ASE na fração argila fina, e isso se deve à maior quantidade de partículas de argila muito finas, conforme indicado pela técnica de espalhamento de luz dinâmica (DLS) e a análise granulométrica por atenuação de raios gama. Para o PCZ os maiores valores foram obtidos para o LVA, Cambissolo e LVacriférrico. Após a caracterização das nanopartículas minerais dos solos (fração argila fina) foram obtidas isotermas de adsorção do íon fosfato que determinou que o Nitossolo e o LVacriférrico possuem uma maior capacidade de adsorção por apresentarem maiores quantidades de óxidos de ferro e de alumínio.
Título em inglês
Separation and characterization of the nanometric fraction of soil minerals and their importance in nutrient sorption and structural quality of soils
Palavras-chave em inglês
ASE
clay
mineralogy
nanoparticles
Resumo em inglês
In this work, procedures were developed for the extraction, characterization and evaluation of mineral nanoparticles from the clay fraction of different Brazilian tropical soils. The selected soils were Nitosol, Acriferric Red Latosol, Red-yellow Latosol, Argisol and Cambisol. The soils were separated in its fractions (sand, silt and clay) by chemical dispersion and mechanical slow stirring, and than clay fraction were separated by filtration and centrifugation (this process provided samples without quartz residues). The granulometric characterization of the soils was carried out by gamma ray attenuation, which showed the predominance of larger particles in the clay fraction for Nitosol and Acriferric Red Latosol and smaller ones for Cambisol and Red-yellow Latosol (LVA). The mineralogical characterization by X-ray diffraction (XRD) showed the presence of gibbsite in LVA, Acriferric Red Latosol and Cambisol, and goethite in Cambisol, LVA and Argisol. Kaolinite was present in all soils, varying only in intensity. Hematite and maghemite were more intense in Nitosol and Acriferric Red Latosol. The results obtained by the thermogravimetric analysis (TGA) and infrared spectroscopy (FTIR) confirmed the results of the XRD. Important properties such as the specific surface area, surface charges and zero charge point (PCZ) were determined by nitrogen adsorption (BET-N2), which showed an increase in the specific surface area with a decrease in the particle sizes of the fractions. The Cambisol, presented the highest specific surface area value in the fine clay fraction due to the greater amount of very fine clay particles, as indicated by the dynamic light scattering technique (DLS) and particle size analysis by gamma ray attenuation. For the PCZ, the highest values were obtained for the LVA, Cambissol and Acriferric Red Latosol. After the characterization of soil nanoparticles (fine clay fraction), adsorption isotherms of the phosphate ion were obtained, showing that the Nitossol and Acriferric Red Latosol have greater adsorption capacity due to their larger amounts of iron and aluminum oxides.
 
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Data de Publicação
2021-03-17
 
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