Análise por técnicas exploratórias e analíticas dos compostos de Zn e Mn recuperados de pilhas alcalinas esgotadas

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dc.contributor.advisorScarminio, Ieda Spacino
dc.contributor.authorOliveira, Guilherme Santana de
dc.contributor.bancaMatos, Roberto de
dc.contributor.bancaUrbano, Alexandre
dc.contributor.coadvisorScarminio, Jair
dc.coverage.extent68 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-07-04T16:50:05Z
dc.date.available2024-07-04T16:50:05Z
dc.date.issued2023-04-17
dc.description.abstractPilhas alcalinas são um tipo de resíduo sólido que impactam o meio ambiente, a compreensão dos fenômenos físicos e químicos associados à sua descarga auxiliam na busca por processos mais eficientes de recuperação dos compostos. Uma abordagem combinada de ACP e refinamento de Rietveld em dados de difração de raios-X foi empregada para analisar as fases cristalinas presentes em amostras extraídas das superfícies interna e externa do cátodo de uma pilha primária alcalina Zn-MnO2 esgotada. Os resultados do ACP foram posteriormente confirmados por análise cristalográfica dos dados de difração de raios-X. Os refinamentos de Rietveld realizados nos padrões de difratograma de raios-X forneceram a massa relativa das fases identificadas nas amostras das duas superfícies catódicas. Conhecer a composição química dos componentes das pilhas descarregadas ajuda a entender as reações eletroquímica neste tipo de pilha é o primeiro passo para se estabelecer processos de reciclagens. Testes de lixiviação para recuperação de Mn e Zn foram realizados com um planejamento fatorial fracionário 25-1, então a equação de regressão simples para extração de Mn foi determinada a partir dos dados experimentais em função da concentração de ácido sulfúrico, concentração de ácido ascórbico, relação sólido-líquido, temperatura e tempo de reação. A análise ACP permitiu discriminar a região da superfície catódica de onde vieram as amostras (seis regiões), inferir o número de fases cristalinas das amostras e o perfil das concentrações relativas em função da região da amostra. Os principais efeitos e interações foram investigados pela análise de variância (ANOVA). As condições ótimas de lixiviação redutiva foram determinadas como 0,5 mol/L de H2SO4, dosagem de ácido ascórbico 0,9 g/60mL, relação sólido-líquido 2 g/60mL, temperatura 55 °C e tempo 30 min. A análise exploratória dos difratogramas de raios-X dos óxidos obtidos após a lixiviação mostrou diferentes fases dependendo dos parâmetros utilizados na lixiviação ao final da recuperação do Mn. Os resultados do refinamento de Rietveld indicaram as fases principais como Na4(SO4)1.45(CO3)0.55, Na2Mn3O7, Mn3O4, ZnMn2O4.
dc.description.abstractother1Alkaline batteries are a type of solid waste that impacts the environment, understanding the physical and chemical phenomena associated with their disposal helps in the search for more efficient processes for recovering the compounds. A combined approach of PCA and Rietveld refinement on X-ray diffraction data was employed to analyze the crystalline phases present in samples extracted from the cathode's internal and external surfaces of a depleted Zn-MnO2 alkaline primary battery. The PCA results were afterward confirmed by crystallographic analysis of the X-ray diffraction data. Rietveld refinements carried out on the X-ray diffractogram patterns furnished the relative weight of the identified phases in the samples of the two cathode surfaces. Know the chemical composition of the components of discharged batteries helps to understand the electrochemical reactions in this type of battery and is the first step towards establishing recycling processes. Leaching tests for Mn and Zn recovery were performed with a 25-1 fractional factorial design, then simple regression equation for Mn extraction was determined from the experimental data as a function of sulphuric acid concentration, ascorbic acid concentration, solid-liquid ratio, temperature, and reaction time. PCA analysis allowed discrimination of the cathode surface region where the samples came from (six regions), inferring the number of crystalline phases of the samples and the profile of the relative concentrations as a function of the sample region.The main effects and interactions were investigated by the analysis of variance (ANOVA). The optimal reductive leaching condition were determined as 0,5 mol/L of H2SO4, acid ascorbic dosage 0,9 g/60mL, solid-liquid ratio 2 g/60 mL, temperature 55 °C and time 30 min. The exploratory analysis of the X-ray diffractograms of the oxides obtained after the leaching showed different phases depending on the parameters used in the leaching at the end of the Mn recovery. Rietveld refinement results indicated the main phases as Na4(SO4)1.45(CO3)0.55, Na2Mn3O7, Mn3O4, ZnMn2O4.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/17030
dc.language.isoPortuguês (Brasil)
dc.relation.departamentCentro de Ciências Exatas
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Química
dc.subjectPilhas Alcalinas
dc.subjectSeparação de compostos
dc.subjectPlanejamento experimental
dc.subjectAnálise exploratória
dc.subject.capesCiências Exatas e da Terra - Química
dc.titleAnálise por técnicas exploratórias e analíticas dos compostos de Zn e Mn recuperados de pilhas alcalinas esgotadas
dc.title.alternativeAnalysis by exploratory and analytical techniques of Zn and Mn compounds recovered from depleted alkaline batteries
dc.typeDissertação

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