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dc.creatorNardis, Bárbara Olinda-
dc.date.accessioned2020-11-09T17:33:27Z-
dc.date.available2020-11-09T17:33:27Z-
dc.date.issued2020-11-09-
dc.date.submitted2020-08-28-
dc.identifier.citationNARDIS, B. O. Cation-modified biochars to remove phosphate from aqueous solution and their agronomic value. 2020. 118 p. Tese (Doutorado em Ciência do Solo) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2020.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/45419-
dc.description.abstractPhosphorus (P) recovery from waste and wastewater is a growing need in the current and future scenarios. The emergence of adsorbents such as cation-modified biochar is a technology that can be used from different feedstocks. The objectives of this work were: i) to study different biomasses impregnated with magnesium (Mg2+) to recover P from aqueous solution and its potential as a fertilizer; ii) to evaluate the impregnation with different cations (Mg2+, Fe3+ and Al3+) and production pyrolysis condition (muffle furnace and vertical furnace with N2 flow) in the adsorption of P and physical and chemical characteristics of the biochars; and iii) to evaluate the speciation of P adsorbed in the cation-modified biochar, using X-ray absorption spectroscopy (XANES). In the first study, biochars were produced by slow pyrolysis at 500 °C from poultry litter (PLB), pig manure (PMB) and sewage sludge (SSB), impregnated with ± 10% magnesium Mg2+ in the biochar. They were characterized and their adsorption capacity studied. Subsequently, the efficiency of biochars in retaining and releasing P was evaluated. The main results show that PMB and PLB impregnated with Mg and loaded with P had the potential to be reused as phosphate fertilizers; their efficiencies were equal to or greater than TSP in the short-term cultivation of maize, in addition to improving soil fertility for other cropping cycles. In another study, pig manure was impregnated with ± 20% Mg2+, aluminum (Al3+) and iron (Fe3+) and produced under two pyrolysis condition of preparation (muffle furnace and vertical furnace under N2 flow). A detailed physical-chemical characterization was carried out and a study was made of the adsorption and release capacity of P from aqueous solution. PMB impregnated with 20% Mg and produced in a muffle furnace showed the highest adsorption of P (231 mg g-1, SIPS isotherm) when compared to materials impregnated with Al and Fe. The biochar modified with Fe showed the lowest adsorption capacity of P not allowing the modeling of adsorption. The pyrolysis condition (muffle - low O2 or furnace under N2) had no significant influence on the characteristics that govern adsorption, such as functional groups, surface area, quantity and size of pores and formation of minerals. Finally, in another study the biochars modified with cations and loaded with P were analyzed by X-ray absorption near edge structure (XANES). The study indicated that in biochar not impregnated with cations, calcium phosphates (P-Ca) were the main chemical species, with a predominance of hydroxyapatite. In the biochar impregnated with Al, there was a predominance of P-Al compounds and the same was observed for Fe, that is, the species of P-Fe predominated. On the other hand, for the biochar impregnated with Mg, P-Mg species were identified, but the P-Ca species predominated due to the amount of Ca in the pig manure and the trend of precipitation of the P-Ca compounds over P-Mg compounds. The biochar modified with Mg is more recommended for tertiary treatment to remove P in sewage treatment plants, due to its high P adsorption capacity and performance potential as a phosphate fertilizer superior to conventional soluble sources.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavraspt_BR
dc.rightsacesso abertopt_BR
dc.subjectRecuperação de fósforopt_BR
dc.subjectFertilizantes fosfatadospt_BR
dc.subjectBiocarvãopt_BR
dc.subjectP-XANESpt_BR
dc.subjectEngineered-biocharpt_BR
dc.subjectRecovery phosphoruspt_BR
dc.subjectModified biochar.pt_BR
dc.subjectPhosphate fertilizerspt_BR
dc.titleCation-modified biochars to remove phosphate from aqueous solution and their agronomic valuept_BR
dc.title.alternativeBiocarvões modificados com cátions para remover fosfato de solução aquosa e seu valor agronômicopt_BR
dc.typetesept_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência do Solopt_BR
dc.publisher.initialsUFLApt_BR
dc.publisher.countrybrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Melo, Leônidas Carrijo Azevedo-
dc.contributor.advisor-co1Guilherme, Luiz Roberto Guimarães-
dc.contributor.referee1Silva, Carlos Alberto-
dc.contributor.referee2Lopes, Guilherme-
dc.contributor.referee3Tronto, Jairo-
dc.contributor.referee4Alleoni, Luís Reynaldo Ferracciú-
dc.description.resumoA recuperação de fósforo (P) a partir de resíduos e águas residuárias é uma necessidade crescente no cenário atual. Nesse contexto, o uso de biocarvão modificado com cátions como adsorventes é de suma relevância. Tal tecnologia de modificação de biochar pode ser empregada a partir de diversas matérias-primas e deve ser estudada. Os objetivos desse trabalho foram: i) estudar diferentes biomassas impregnadas com magnésio (Mg2+) para recuperar P de solução aquosa e seu potencial uso como fertilizante; ii) avaliar a impregnação com cátions (Mg2+, Fe3+ e Al3+) e métodos de produção (forno mufla e forno vertical com fluxo de N2) na adsorção de P e características físicas e químicas dos biocarvões; e iii) realizar a especiação de P adsorvida no biochar modificado com cátions, usando a espectroscopia de absorção de raios X (XAS). No primeiro estudo, biocarvões foram produzidos por pirólise lenta a 500 °C a partir de cama de frango (BCF), esterco de suínos (BES) e lodo de esgoto (BLE), impregnados com ± 10% de magnésio Mg2+ no biocarvão. Esses materiais foram caracterizados e a capacidade de sorver P foi estudada. Posteriormente, avaliou-se a eficiência dos biocarvões em reter e liberar o P. BES e BCF impregnados com Mg e carregados com P apresentaram potencial para serem reutilizados como fertilizantes fosfatados; suas eficiências foram iguais ou superiores ao TSP no cultivo de milho em curto prazo, além de melhorar a fertilidade do solo para novos cultivos. Em outro estudo, o esterco de suíno foi impregnado com ± 20% de Mg2+, alumínio (Al3+) e ferro (Fe3+) e produzido sob dois métodos de preparo (forno mufla e forno vertical sob fluxo de N2). Foi realizada uma caracterização físico-química detalhada e foi feito um estudo da capacidade de adsorção e liberação de P a partir de solução aquosa. O BES impregnado com 20% de Mg e produzido em forno mufla apresentou a maior sorção de P (231 mg g-1, isoterma de SIPS) quando comparado aos materiais impregnados com Al e Fe. O biocarvão modificado com Fe apresentou a a menor capacidade de adsorção de P, não possibilitando a modelagem da adsorção. Os métodos de produção (mufla - baixo O2 ou forno sob N2) não tiveram influência significativa nas características que regem a adsorção, como grupos funcionais, área superficial, quantidade e tamanho dos poros e formação de minerais. Por fim, os biocarvões modificados com cátions e carregados com P foram analisados por espectroscopia de absorção de raios X na região próxima à borda de absorção do P (XANES). No biocarvão não impregnado com cátions, os fosfatos de cálcio (P-Ca) foram as principais espécies químicas, predominando a hidroxiapatita. Já nos biocarvões impregnados com Al houve predomínio de compostos P-Al e o mesmo foi observado para Fe, ou seja, predominaram as espécies de P-Fe. Por outro lado, para o biocarvão impregnado com Mg, foram identificadas as espécies de P-Mg, mas predominaram as espécies de P-Ca devido à quantidade de Ca no esterco de suíno e à facilidade de precipitação dos compostos P-Ca. O biocarvão modificado com Mg é mais recomendado para tratamento terciário para remoção de P em estações de tratamento de esgoto, devido à sua alevada capacidade de adsorção de P e potencial de desempenho como fertilizante fosfatado superior às fontes solúveis convencionais.pt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Ciência do Solopt_BR
dc.subject.cnpqCiência do Solopt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9468781871778948pt_BR
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