alexandre einstein vale - ufsj .ase - Área superficial específica ca - cálcio dcnat –...
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Programa de Ps-graduao em Engenharia Mecnica
Alexandre Einstein Vale
Caracterizao da hidroxiapatita, obtida de osso bovino de
diferentes regies, para reteno de chumbo e construo de um
biofiltro.
So Joo del-Rei - MG
Maio de 2016
Alexandre Einstein Vale
Caracterizao da hidroxiapatita, obtida de osso bovino de
diferentes regies, para reteno de chumbo e construo de um
biofiltro.
Dissertao apresentada ao Programa de Ps-graduao
em Engenharia Mecnica, da Universidade Federal de So
Joo del-Rei, como requisito parcial para a obteno do
ttulo de Mestre em Caracterizao e Propriedades
Mecnicas dos Materiais.
Orientadora: Prof. Dra. Roseli Marins Balestra
Co-orientadora: Prof. Dra. Magna M. M. Schaerer
So Joo del-Rei MG
Departamento de Engenharia Mecnica - UFSJ
Maio de 2016
Eu tentei 99 vezes e falhei. Mas na centsima tentativa eu
consegui. Nunca desista de seus objetivos, mesmo que eles
paream impossveis. A prxima tentativa pode ser a
vitria. (Albert Einstein)
AGRADECIMENTOS
Deixo aqui meus mais sinceros agradecimentos a todos aqueles que me ajudaram, de alguma
forma, na realizao desse trabalho.
Primeiramente a Deus pela fora em todos os momentos de dificuldades, turbulncias e
indecises. Sei que esteve ao meu lado sempre e por isso obtive sucesso nessa caminhada.
Aos meus pais, Gilson Rodrigues Vale e Nilza Miranda Vale, por me ensinarem a lutar, a
buscar e estarem ao meu lado sempre. Amo vocs e essa vitria seria inexistente sem a
presena de vocs.
minha esposa Juliana da Silva Pinto por ser minha amiga, companheira e conselheira, que
sempre esteve ao meu lado, apoiando e incentivando em mais uma etapa da minha vida, no
deixando que as dificuldades me abalasse, amo voc.
Aos meus filhos Gustavo Rodrigues Vale, Isaac da Silva Pinto Mota e Julia Ketllyn Vale,
amo vocs, obrigado por compreenderem pela abdicao de momentos maravilhosos ao lado
de vocs.
Aos meus irmos Alexandro Paulo Vale e Daniel Vale. Obrigado pelos momentos de
ensinamento, brigas, diverso e descontrao que vivo ao lado de vocs.
minha orientadora, Prof. Dra. Roseli Marins Balestra (DEMEC/UFSJ), pelos seus
ensinamentos, orientaes, conselhos acadmicos, confiana e acima de tudo, o
profissionalismo e excelncia, me fizeram seguir sempre em frente. Obrigado por todos os
momentos nos quais tive o prazer de absorver o conhecimento disponibilizado por voc.
minha coorientadora, Prof. Dra. Magna Maria Monteiro Schaerer (Ingeniera en
Ciencias de los Materiales/UNA). Apesar da distncia, sempre disponvel para me ajudar,
agradeo o apoio, muito obrigado.
A aluna de pesquisa Barbar Oliveira Gonttijo, que me auxiliou durante meu trabalho,
muito obrigado por ter acompanhando em todas as etapas, as dificuldades e os xitos ao longo
desta jornada.
Aos examinadores, Prof. Dr. Kurt Strecker, Prof. Dra. Mara Magna Monteiro Schaerer
e Prof. Dr. Marcelo Jos Bondioli por aceitarem fazer parte dessa banca. Agradeo a
disponibilidade para a avaliao desse trabalho e por todas as contribuies a serem dadas.
Aos tcnicos e amigos dos laboratrios de qumica do DCNat da UFSJ: Denlson Alves de
Arajo, Giordane Ladeira e Helena Clara da Silva Paes Ribeiro, por disponibilizar as
vidrarias e equipamentos necessrios, por toda pacincia e toda ajuda fornecida. Muito
obrigado por tudo.
Aos tcnicos e amigos dos laboratrios de Usinagem do DEMEC da UFSJ: Camilo Lllis do
Santos e Luiz Carlos Zanitti, por disponibilizar torno e equipamentos necessrios, para
confeco das peas. Muito obrigado por tudo.
Ao tcnico e amigo Andr Luis dos Santos do Laboratrio do CITEC do DEMEC, por me
ajudar sempre que possvel nos afazeres do dia-a-dia. Muito obrigado.
A tcnica Luizymari Silva Moreira do Laboratrio de Metalografia do DEMEC, por me
ajudar com o equipamento MEV. Muito obrigado
Aos meus amigos, em especial Adriano Galvo de Souza Azevedo, por disponibilizar o
tempo necessrio e conhecimento, para me ajudar em minhas dificuldades, fortalecendo nossa
amizade. Muito obrigado por tudo.
A Prof. Dra. Patrcia Benedini Martelli do DCNat da UFSJ, pelo treinamento e
disponibilizar o equipamento de Espectrometria de adsoro atmica de chama. Muito
obrigado.
Ao tcnico Jos Luiz de Almeida da empresa MELT LIGAS METALICAS, por me ajudar
com treinamento e seus conhecimentos com equipamento de Espectrometria de adsoro
atmica de chama, pela sua dedicao e competncia. Muito obrigado por toda a ajuda
durante as anlises e explicaes.
A empresa MELT LIGAS METALICAS por disponibilizar o equipamento de
Espectrometria de adsoro atmica de chama. Muito obrigado.
Ao Prof. Ely Wagner Ferreira Sabar do Instituto Federal de Educao, Cincia e
Tecnologia do Sudeste de Minas Gerais pelas anlises de Fluorescncia de raios X, muito
obrigado.
A Pr-Reitora de Gesto e Desenvolvimento de Pessoas Adriana Amorim da Silva, por
ajudar numa nova etapa da minha carreira profissional.
Aos amigos e professores Tlio Hallak Panzera, Kurt Strecker e Vnia Regina Velloso
Silva (DEMEC/UFSJ) que me acolheram de forma maravilhosa para que eu pudesse dar
incio aos meus trabalhos. Tenho muito que agradecer todos vocs e dizer que aprendi e estou
aprendendo muito convivendo ao lado de grandes profissionais.
A todos os professores do programa de ps graduao do Departamento de Engenharia
Mecnica da Universidade Federal de So Joo del-Rei, por me passarem os conhecimentos
necessrios para a realizao desse trabalho. Todos vocs so exemplos a serem seguidos.
Muito obrigado a todos que estiveram ao meu lado durante essa caminhada, contribuindo de
forma direta ou indireta para a concluso desse trabalho.
RESUMO
Este trabalho consiste em avaliar a eficincia da hidroxiapatita (HAp) obtida de osso
bovino de diferentes regies, pois o mesmo pode conter composies qumicas diferentes
dependo da regio e condies em que o animal foi criado, alm da granulometria, as quais
temperaturas de calcinao, as formas de p e de pastilha para a remoo de chumbo
presentes na gua. Pesquisas concluram que de HAp sinttica tem uma alta capacidade para
remover metais pesados divalentes da gua em condies ambientais. Existem vrias
tecnologias empregadas para tratamento de gua e solos contaminado, porm, estes
tratamentos alm de serem caros muitas vezes so destrutivos. A HAp sinttica tem um custo
alto para se obter, j a produo Hap natural a partir de osso bovino de fcil extrao e
abundante, o que justifica o baixo custo e a sua utilizao. Sendo assim, torna-se necessrio
desenvolver novos mtodos para remover ons txicos de gua, solos e esgotos pela reduo
da solubilidade do chumbo (Pb) e consequentemente sua biodisponibilidade. Visto ser a HAp
um regulador da concentrao de clcio e fsforo no meio ambiente, este material poderia
ser usado com baixos custos, na remoo de Pb em solos e guas contaminadas, os mtodos
convencionais para o tratamento de guas contaminadas por metais pesados, alm de serem
relativamente caros, so muito ineficientes.
Palavras-chave: Hidroxiapatita; osso; biofiltro; metais pesados; calcinao.
ABSTRACT
This work is to evaluate the efficiency of hydroxyapatite (HAp) obtained of the bovine
bone from different regions, as it may contain different compositions depending on the region
and conditions under which the animal was treated, the type of particle size and the
calcination temperature, powder and pellet to remove heavy metals in the water. Research
concluded that the synthetic HAp has a high ability to remove heavy metal divalent water
under ambient conditions. There are several technologies employed for treatment of
contaminated water and soil, however, these treatments besides being expensive often
destructive. Therefore, it becomes necessary to develop new methods for removing toxic ions
from water, soil and sewage by reducing the solubility of Pb and consequently its
bioavailability. Since it is the HAp a regulator of calcium and phosphorus concentration in
the environment, this material could be used with low costs, lead removal in contaminated
soils and waters, conventional methods for the treatment of waters contaminated by heavy
metals, and are relatively expensive, are very inefficient, synthetic HAp is costly to obtain,
since the HAp production from bovine bone is easy to extract and abundant, hence the low
cost and their use.
Keywords: Hydroxyapatite; bone; biofilter; heavy metals; calcination.
LISTA DE SMBOLOS E ABREVIATURAS
- Angstroms (10-10
m)
AAS - Espectrometria de adsoro atmica de chama
ASE - rea Superficial Especfica
Ca - Clcio
DCNat Departamento de Cincias Naturais
DEMEC Departamento de Engenharia Mecnica
DRX Difrao de Raios X
EDS Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X
FTIR Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier
HAp N Hidroxiapatita Natural
HAp - Hidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2)
MEV Microscopia Eletrnica de Varredura
mg. L-1
- Miligrama por Litro
MS Ministrio da Sade
nm Nanmetro (10-9
m)
P Fosforo
Pb Chumbo
Pb 2+