Distribuição dos tamanhos de partículas

A distribuição dos tamanhos de partículas foi determinada pela velocidade de sedimentação de acordo com a Lei de Stokes. Esta análise é baseada na diferença de sedimentação, a qual considera que a velocidade de sedimentação das partículas do fluido, expostas a uma força de aceleração, é função do seu diâmetro.

As Figuras 2.18 e 2.19 apresentam os resultados das análises de disco de centrífuga para o lodo químico industrial e o LL300, respectivamente. Observa-se que ambos sólidos apresentam distribuição bimodal para o tamanho de partícula, ou seja, com duas faixas de tamanho distintas. A primeira fração do lodo químico (goetita) e do LL300 que sedimenta, tem tamanho de 117,7 e 78,6 nm, respectivamente. Esses resultados mostram que o tamanho de partícula é alterado pelo tratamento térmico, diminuído a escalas nanomêtricas. Obseva-se na Figura 2.19 que a segunda fração de tamanho da hematita corresponde a 371,5 nm.

Figura 2.19: Distribuição do tamanho de partículas do LL300.

2.3.7 Infravermelho

Os diferentes tipos de grupos funcionais na superfície dos óxidos de ferro, principalmente Fe-O e O-H (Cornell e Schwertmann, 2003), dão origem a vibrações que podem ser identificadas pela análise de FTIR, como mostra na Figura 2.20 que se refere ao espectro de FTIR do LL300.

Observa-se um pico largo e intenso na frequência em 3418,58 cm-1. Vibrações na região de 4000-3000 cm-1 podem representar a presença de grupos hidroxilas presentes na superfície do óxido de ferro (Leofanti et al., 1997). Essas vibrações quando referentes ao estiramento OH, podem elucidar se o tipo de ligação dos grupos hidroxilas com o ferro é de coordenação simples, dupla ou tripla (Cornell e Schwertmann, 2003). Bandas de vibração em 3660 cm-1 são atribuídas a grupos OH de coordenação simples, enquanto que a frequência em 3484 cm-1 é atribuída a grupos OH de dupla ou tripla coordenação (Cornell e Schwertmann, 2003). A Figura 2.21 mostra a desconvolução do pico 3418,58 cm-1. Observa-se que a desconvolução do pico apresenta densidade semelhante para as duas curvas, indicando que os grupos hidroxilas apresentam coordenação simples (3660 cm-1), dupla e tripla (3484 cm-1) em proporções semelhantes na superfície dos óxidos.

Figura 2.20: Espectro de infravermelho do LL300. 4000 3000 2000 1000 20 30 40 50 60 70 80 90 100 T rans m itânc ia ( % ) Número de ondas (cm-1) Figura 2.21: Desconvolução do pico 3418,58 cm-1 do espectro de infravermelho do LL300. 4000 3800 3600 3400 3200 3000 2800 50 60 70 80 90 100 T rans m itânc ia ( % ) Número de onda (cm-1 )

O pico em 1626,84 cm-1 também corresponde ao estiramento OH, porém refere-se à presença de água adsorvida no LL300 (Walter, 2006). Hug (1997) reportou que a presença de sulfato adsorvido na superfície da hematita hidratada apresenta bandas em 1126 e 980 cm-1.

No LL300 foram identificadas vibrações em 1151,42 e 981,7 cm-1, no entanto cabe ressaltar que as diferenças nas frequências dos picos podem ser atribuídas ao tratamento (Hug, 1997), tamanho e forma (Wang et al., 1998) da amostra e do precursor.

2.4 CONCLUSÕES

Foram preparados 14 sólidos a partir do lodo químico industrial (DAM), rico em óxidos e hidróxidos de ferro. Dos sólidos, seis (LL) foram preparados utilizando métodos de precipitação seguidos de tratamento térmico (LL) e oito pela incorporação de manganês ao lodo químico industrial, seguida de tratamento térmico (FeMn).

As análises de caracterização mostraram que há dependência do tratamento térmico nos óxidos formados (LL e FeMn). Nos LL o aumento da temperatura aumenta a cristalinidade e o valor do pHpcz (valores ácidos), mas diminui o valor da área superficial. No entanto, os FeMn não apresentaram dependência com o tratamento térmico para área superficial (baixa área superficial) e pHpcz (valores aproximadamente neutros). Em todos os sólidos (LL e FeMn) o aumento da temperatura de tratamento de 100 para 300ºC confere transformação da goetita em hematita e em temperaturas superiores a 600ºC, liberação de sulfato, identificados pelas análises de TGA/DTA e DRX. Os resultados de DRX dos sólidos (LL e FeMn) mostraram além da presença de óxidos e hidróxidos de ferro, estruturas cristalinas que constituem impurezas das amostras (cálcio, alumínio, sódio, enxofre), elementos que também foram identificados nas análises de EDS. Os resultados da composição de superfície (XPS) dos LL mostraram presença de picos de enxofre, oxigênio e ferro nos sólidos. Foram encontrados dois picos indicativos dos óxidos de ferro (Fe 2p3/2 e Fe 2p1/2) referentes à soma dos picos dos estados de oxidação do ferro Fe

+3

e Fe+2, porém, Fe+3 esta presente em maior quantidade. O oxigênio pode estar presente na superfície na forma de O-2 e de OH-, porém sua separação não foi possível. A energia de ligação do S 2p é característica do grupo SO4

-2

. A escala manométrica dos sólidos foi comprovada pelas análises de distribuição do tamanho de partículas e de TEM. Os resultados de FTIR mostram a presença de vibrações correspondentes aos grupos hidroxilas e enxofre presentes na superfície do óxido de ferro.

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3 ÓXIDOS DE FERRO E FERRO/MANGANÊS PRODUZIDOS