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Mémoire de Maîtrise
DOI
https://doi.org/10.11606/D.85.2021.tde-14072021-110940
Document
Auteur
Nom complet
Débora Almeida Pirani
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2021
Directeur
Jury
Cotrim, Marycel Elena Barboza (Président)
Otomo, Juliana Ikebe
Pedreira Filho, Walter dos Reis
Titre en portugais
Resinas de troca iônica e materiais nanoestruturados aplicados no tratamento de efluentes de urânio
Mots-clés en portugais
magnetita
nanopartículas
quitosana
troca iônica
urânio
Resumé en portugais
Os inúmeros processos do ciclo do combustível nuclear além de produzir os materiais de interesse, geram efluentes contendo urânio em concentrações suficientemente elevadas que impedem que se descarte diretamente na rede de coleta de esgotos. Devido ao seu comportamento químico, o urânio estará presente em solução aquosa predominantemente como íon uranila, UO22+ (UVI). Na presença de ânions como SO42-, Cl-, PO42- e CO32- o íon uranila formará outros complexos aniônicos. Técnicas como a extração por solvente, co-precipitação, troca iônica e separação por membranas são usadas para a separação do urânio em solução aquosa. O objetivo deste trabalho é separar o urânio em concentrações da ordem de 100 mg L-1 presentes em soluções aquosas e avaliar a adequação de materiais nanoestruturados e/ou trocadores iônicos no tratamento de efluentes contendo esse metal. Para remover o urânio de efluentes foram utilizadas duas técnicas: troca iônica e adsorção em quitosana depositada sobre nanopartículas de magnetita. Na técnica de troca iônica avaliou-se as resinas Dowex 1-X8 e IRA 910. Utilizou-se uma coluna de 2 cm de diâmetro empacotada com 30 mL de resina. Foram realizados quatro experimentos variando o pH (3, 5, 7 e 8). O experimento realizado com pH 8 apresentou melhores resultados para remoção de urânio. Houve uma eficiência de remoção de 99,99%, diminuindo o teor de urânio da solução de 163 para 0,02 mg L. As amostras foram analisadas por Espectrometria de Emissão Óptica com Fonte de Plasma de Argônio, ICP-OES e por Espectrometria de Massas com Fonte de Plasma de Argônio, ICP-MS. As nanopartículas de magnetita revestidas com quitosana foram preparadas em quatro etapas: a obtenção das nanopartículas de magnetita por precipitação simultânea dos íons férrico e ferroso em pH 11; o preparo da solução acética de quitosana e a obtenção do revestimento das partículas de magnetita por quitosana. As nanopartículas foram posteriormente caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Transmissão, MET, e por Difratometria de Raios X, DRX.
Titre en anglais
Ion exchange resins and nanostructured materials applied to the treatment of uranium effluents
Mots-clés en anglais
chitosan
ion exchange
magnetite
nanoparticles
uranium
Resumé en anglais
The countless processes of the nuclear fuel cycle, in addition to producing the materials of interest, generate effluents containing uranium in sufficiently high concentrations that prevent it from being discharged directly into the sewage collection network. Due to its chemical behavior, uranium will be present in an aqueous solution predominantly as uranyl ion, UO22+ (UVI). In the presence of anions such as SO42-, Cl-, PO42- and CO32- the uranyl ion will form other anionic complexes. Techniques such as solvent extraction, co-precipitation, ion exchange and membrane separation are used to separate uranium in aqueous solution. The objective of this work is to separate uranium in concentrations of around 100 mg L-1 present in aqueous solutions and to evaluate the suitability of nanostructured materials and / or ion exchangers in the treatment of effluents containing this metal. To remove uranium from effluents, two techniques were used: ion exchange and adsorption in chitosan deposited on magnetite nanoparticles. In the ion exchange technique, Dowex 1-X8 and IRA 910 resins were evaluated. A 2 cm diameter column packed with 30 mL of resin was used. Four experiments were carried out varying the pH (3, 5, 7 and 8). The experiment carried out with pH 8 showed better results for uranium removal. There was a removal efficiency of 99.99%, reducing the uranium content of the solution from 163 to 0.02 mg L-1 The samples were analyzed by Optical Emission Spectrometry with Argon Plasma Source, ICP-OES and by Mass Spectrometry with Argon Plasma Source, ICP-MS. Chitosan-coated magnetite nanoparticles were prepared in four stages: obtaining magnetite nanoparticles by simultaneous precipitation of ferric and ferrous ions at pH 11; preparing the acetic chitosan solution and obtaining the chitosan coating of the magnetite particles. The nanoparticles were later characterized by Transmission Electron Microscopy, MET, and X-Ray Diffractometry, XRD.
 
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2021PiraniResinas.pdf (2.20 Mbytes)
Date de Publication
2021-07-16
 
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