Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science 4/2015

01.02.2015 | Original Paper

Influence of the chemical composition of smectites on the removal of ammonium ions from aquaculture effluents

verfasst von: Izabel Volkweis Zadinelo, Helton José Alves, Augusto Moesch, Leda Maria Saragiotto Colpini, Lilian Carolina Rosa da Silva, Lilian Dena dos Santos

Erschienen in: Journal of Materials Science | Ausgabe 4/2015

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Ammonia is the main excretory product of fishes, which in its non-ionized form is toxic to aquatic organisms. The adsorption on solid surfaces is an efficient process for the removal of ammonium from the aqueous medium, and some natural and abundant raw materials of low cost have great potential. The aim of this study was to evaluate the efficiency of three smectite clays in natura, with various chemical compositions such as adsorbents for the removal of ammonium from aquaculture effluents. For the characterization of smectites, we performed analysis through X-ray fluorescence, X-ray diffraction, infrared, scanning electron microscope, and adsorption of nitrogen. Assays on the effect of the adsorbent dosage in removing ammonium ion, standard curve of adsorption with synthetic effluents (contaminated with NH4 +), and analysis of removal of NH4 + from aquaculture effluents through adsorption were performed. In determining the best dosage in efficiency of removal of ammonium ion of each adsorbent, we found for clay 1 the dosage of 7.5 %, for clay 2 the dosage of 4 %, and for clay 3 the dosage of 0.5 %. With the determined dosages, the standard curves of adsorption of the synthetic ammonium solution were made. The time spent stirring the aquaculture effluents with smectites in the range of 1 min–3 h, caused no increase in adsorption. Clay 1 presents the greatest potential for making a chemical filter, it can remove 97.84 % NH4 + of an effluent of 20 mg L−1, and does not significantly alter the pH of the effluent.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
2.
Zurück zum Zitat Ferreira D and Gil Barcellos LJ (2008) Enfoque combinado entre as boas práticas de manejo e as medidas mitigadoras de estresse na piscicultura. B Inst Pesca Scientific J Fish Aquac Limnol 4: 601–611. ISSN 1678-2305 Ferreira D and Gil Barcellos LJ (2008) Enfoque combinado entre as boas práticas de manejo e as medidas mitigadoras de estresse na piscicultura. B Inst Pesca Scientific J Fish Aquac Limnol 4: 601–611. ISSN 1678-2305
3.
Zurück zum Zitat Américo JHP, Torres NH, Machado AA, Carvalho SL (2013) Piscicultura em tanques-rede: impactos e consequências na qualidade da água. Rev Cient ANAP Bras 6(7):137–150 Américo JHP, Torres NH, Machado AA, Carvalho SL (2013) Piscicultura em tanques-rede: impactos e consequências na qualidade da água. Rev Cient ANAP Bras 6(7):137–150
4.
Zurück zum Zitat Kubitza F (2003) Qualidade da água na produção de peixes, 3rd edn. Ver. CIP-USP, Brasil Kubitza F (2003) Qualidade da água na produção de peixes, 3rd edn. Ver. CIP-USP, Brasil
6.
Zurück zum Zitat Cavero BAS, Pereira-Filho M, Bordinhon AM et al (2004) Tolerância de juvenis de pirarucu ao aumento da concentração de amônia em ambiente confinado. Pesq Agropec Bras 39(5):513–516CrossRef Cavero BAS, Pereira-Filho M, Bordinhon AM et al (2004) Tolerância de juvenis de pirarucu ao aumento da concentração de amônia em ambiente confinado. Pesq Agropec Bras 39(5):513–516CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Boyd CE (2003) Guidelines for aquaculture effluent management at the farm-level. Aquaculture 226:101–112CrossRef Boyd CE (2003) Guidelines for aquaculture effluent management at the farm-level. Aquaculture 226:101–112CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Trussel RP (1972) The percent un-ionized ammonia in aqueous ammonia solutions at different pH level and temperatures. J Fish Res Board Can 29:10CrossRef Trussel RP (1972) The percent un-ionized ammonia in aqueous ammonia solutions at different pH level and temperatures. J Fish Res Board Can 29:10CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Airoldi CA (2008) Relevante potencialidade dos centros básicos nitrogenados disponíveis em polímeros inorgânicos e biopolímeros na remoção catiônica. Quím Nova 31:144–153CrossRef Airoldi CA (2008) Relevante potencialidade dos centros básicos nitrogenados disponíveis em polímeros inorgânicos e biopolímeros na remoção catiônica. Quím Nova 31:144–153CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Pereira PHF, Silva MLCP (2009) Estudo da adsorção de surfactante catiônico na matriz inorgânica fosfato de nióbio hidratado. Quím Nova 32(1):7–11CrossRef Pereira PHF, Silva MLCP (2009) Estudo da adsorção de surfactante catiônico na matriz inorgânica fosfato de nióbio hidratado. Quím Nova 32(1):7–11CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Higarashi MM, Kunz A, Mattei RM (2008) Aplicação de adsorção para remover amônia de efluentes suinícolas pré-tratados. Quím Nova 31(5):1156–1160CrossRef Higarashi MM, Kunz A, Mattei RM (2008) Aplicação de adsorção para remover amônia de efluentes suinícolas pré-tratados. Quím Nova 31(5):1156–1160CrossRef
13.
Zurück zum Zitat DAL Bosco SM, Vignado C, CARVALHO WA (2006) Adsorção de MN(II) e CD(II) por argilas in natura e modificadas com pirrolidinaditiocarbamato de amônio. Geochem Bras 20(3):219–232 DAL Bosco SM, Vignado C, CARVALHO WA (2006) Adsorção de MN(II) e CD(II) por argilas in natura e modificadas com pirrolidinaditiocarbamato de amônio. Geochem Bras 20(3):219–232
14.
Zurück zum Zitat Silva ARV, Ferreira HC (2008) Argilas bentoníticas: conceitos, estruturas, propriedades, usos ndustriais, reservas, produção e produtores/fornecedores nacionais e internacionais. Rev Eletrônica Mater Processos 3(3):01–11 Silva ARV, Ferreira HC (2008) Argilas bentoníticas: conceitos, estruturas, propriedades, usos ndustriais, reservas, produção e produtores/fornecedores nacionais e internacionais. Rev Eletrônica Mater Processos 3(3):01–11
15.
Zurück zum Zitat Teixeira-Neto E, Teixeira-Neto AA (2009) Modificação química de argilas: desafios científicos e tecnológicos para obtenção de novos produtos com maior valor agregado. Quím Nova 32(3):809–817CrossRef Teixeira-Neto E, Teixeira-Neto AA (2009) Modificação química de argilas: desafios científicos e tecnológicos para obtenção de novos produtos com maior valor agregado. Quím Nova 32(3):809–817CrossRef
16.
Zurück zum Zitat Herrera NN, Putaux JL, Lami EB (2006) Synthesis of polymer/Laponite nanocomposite latex particles via emulsion polymerization using silylated and cation exchanged Laponite clay platelets. Progress in Solid State Chem 34:121–137CrossRef Herrera NN, Putaux JL, Lami EB (2006) Synthesis of polymer/Laponite nanocomposite latex particles via emulsion polymerization using silylated and cation exchanged Laponite clay platelets. Progress in Solid State Chem 34:121–137CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Viotti GCA (2006) Desenvolvimento e caracterização de argilas organofílicas para uso em alimentação animal como adsorvente inativador de micotoxinas: aflatoxina B1 e fumonisina B1. PhD Dissertation, University Federal of Santa Catarina Viotti GCA (2006) Desenvolvimento e caracterização de argilas organofílicas para uso em alimentação animal como adsorvente inativador de micotoxinas: aflatoxina B1 e fumonisina B1. PhD Dissertation, University Federal of Santa Catarina
18.
Zurück zum Zitat Amorim LV, Viana JD, Farias KV, Barbosa MIR, Ferreira HC (2006) Estudo comparativo entre variedades de argilas bentoníticas de Boa Vista Matéria 11:30–40. ISSN 1517-7076 Amorim LV, Viana JD, Farias KV, Barbosa MIR, Ferreira HC (2006) Estudo comparativo entre variedades de argilas bentoníticas de Boa Vista Matéria 11:30–40. ISSN 1517-7076
19.
Zurück zum Zitat Silva MVC (2011) Caracterização reológica da argila bentonítica derivada do intemperismo de basaltos—Formação Mosquito, Bacia do Parnaíba, sul do Maranhão. Relatório técnico—científico, Universidade Federal do Pará Silva MVC (2011) Caracterização reológica da argila bentonítica derivada do intemperismo de basaltos—Formação Mosquito, Bacia do Parnaíba, sul do Maranhão. Relatório técnico—científico, Universidade Federal do Pará
20.
Zurück zum Zitat Silva ARV and Ferreira HC (2008) Esmectitas organofílicas: conceitos, estruturas, propriedades, síntese, usos industriais e produtores/fornecedores nacionais e internacionais. Rev Eletrônica Mater Processos 3(2):26–35. ISSN 1809-8797 Silva ARV and Ferreira HC (2008) Esmectitas organofílicas: conceitos, estruturas, propriedades, síntese, usos industriais e produtores/fornecedores nacionais e internacionais. Rev Eletrônica Mater Processos 3(2):26–35. ISSN 1809-8797
21.
Zurück zum Zitat Vieira CMF, Monteiro SN, Duailibi J (2005) Considerações sobre o uso da granulometria como parâmetro de controle de uma argila sedimentar. Cerâmica Ind 10:23–26 Vieira CMF, Monteiro SN, Duailibi J (2005) Considerações sobre o uso da granulometria como parâmetro de controle de uma argila sedimentar. Cerâmica Ind 10:23–26
22.
Zurück zum Zitat Guerra DL, Airoldi C, Lemos VP, Angélica RS, Viana RR (2008) Aplicação de Zr/Ti-PILC no processo de adsorção de Cu(II), Co(II) e Ni(II) utilizando modelos físico-químicos de adsorção e termodinâmica do processo. Quím Nova 31(2):353–359CrossRef Guerra DL, Airoldi C, Lemos VP, Angélica RS, Viana RR (2008) Aplicação de Zr/Ti-PILC no processo de adsorção de Cu(II), Co(II) e Ni(II) utilizando modelos físico-químicos de adsorção e termodinâmica do processo. Quím Nova 31(2):353–359CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Macêdo JAB (2003) Métodos laboratoriais de análises físico-químicas e microbiológicas, 2nd edn. CRQ, Belo Horizonte Macêdo JAB (2003) Métodos laboratoriais de análises físico-químicas e microbiológicas, 2nd edn. CRQ, Belo Horizonte
24.
Zurück zum Zitat American Public Health Association (APHA) (2005) Standard methods for the examination of water and wastewater, 21st edn. APHA, Washington American Public Health Association (APHA) (2005) Standard methods for the examination of water and wastewater, 21st edn. APHA, Washington
25.
Zurück zum Zitat Teixeira VG, Coutinho FMB, Gomes AS (2001) Principais métodos de caracterização da porosidade de resinas à base de divinilbenzeno. Quím Nova 24:808–818CrossRef Teixeira VG, Coutinho FMB, Gomes AS (2001) Principais métodos de caracterização da porosidade de resinas à base de divinilbenzeno. Quím Nova 24:808–818CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Association of Official Analytical Chemists International (AOAC) (2000) Official Methods of Analysis of AOAC International, 17th edn. AOAC, Washington Association of Official Analytical Chemists International (AOAC) (2000) Official Methods of Analysis of AOAC International, 17th edn. AOAC, Washington
28.
Zurück zum Zitat Santos PS (1975) Tecnologia de Argilas aplicada às argilas brasileiras: fundamentos, vol 1. Editora E. Blücher, São Paulo, p 340 Santos PS (1975) Tecnologia de Argilas aplicada às argilas brasileiras: fundamentos, vol 1. Editora E. Blücher, São Paulo, p 340
29.
Zurück zum Zitat Santos OS (1992) Ciência e tecnologia de argilas, vol 3. Editora Edgard Blucher, São Paulo Santos OS (1992) Ciência e tecnologia de argilas, vol 3. Editora Edgard Blucher, São Paulo
30.
Zurück zum Zitat Guerra DL, Lemos VP, Angélica RS, Airoldi C (2006) Influência da razão Al/argila no processo de pilarização de esmectita. Cerâmica 52:200–206CrossRef Guerra DL, Lemos VP, Angélica RS, Airoldi C (2006) Influência da razão Al/argila no processo de pilarização de esmectita. Cerâmica 52:200–206CrossRef
31.
Zurück zum Zitat Paiva LB, Morales AR, Valenzuela DIAZFR (2008) Organoclays: properties, preparation and applications. Appl Clay Sci 42:8–24CrossRef Paiva LB, Morales AR, Valenzuela DIAZFR (2008) Organoclays: properties, preparation and applications. Appl Clay Sci 42:8–24CrossRef
32.
Zurück zum Zitat Siguín D, Ferreira S, Froufe L, García F (1994) Smectites: the relationship between their properties and isomorphic substitution. J Mater Sci 29:4379–4384. doi:10.1007/BF00414225 CrossRef Siguín D, Ferreira S, Froufe L, García F (1994) Smectites: the relationship between their properties and isomorphic substitution. J Mater Sci 29:4379–4384. doi:10.​1007/​BF00414225 CrossRef
34.
Zurück zum Zitat Murray HH (2000) Traditional and new applications for kaolin, smectite, and palygorskite: a general overview. Appl Clay Sci 17:207–221CrossRef Murray HH (2000) Traditional and new applications for kaolin, smectite, and palygorskite: a general overview. Appl Clay Sci 17:207–221CrossRef
35.
Zurück zum Zitat Guo X, LE Zeng L, Li X, Park HS (2008) Ammonium and potassium removal for anaerobically digested wastewater using natural clinoptilolite followed by membrane pretreatment. J Hazard Mater 151(1):125–133CrossRef Guo X, LE Zeng L, Li X, Park HS (2008) Ammonium and potassium removal for anaerobically digested wastewater using natural clinoptilolite followed by membrane pretreatment. J Hazard Mater 151(1):125–133CrossRef
36.
Zurück zum Zitat Jimenez RS, Dal Bosco SM, Carvalho WA (2004) Remoção de metais pesados de efluentes aquosos pela zeólita natural escolecita—influência da temperatura e do ph na adsorção em sistemas monoelementares. Quim Nova 27(5):734–738CrossRef Jimenez RS, Dal Bosco SM, Carvalho WA (2004) Remoção de metais pesados de efluentes aquosos pela zeólita natural escolecita—influência da temperatura e do ph na adsorção em sistemas monoelementares. Quim Nova 27(5):734–738CrossRef
37.
Zurück zum Zitat Alshameri A et al (2013) An investigation into the adsorption removal of ammonium by salt activated Chinese (Hulaodu) natural zeolite: kinetics, isotherms, and thermodynamics. J Twain Inst Chem Eng. doi:10.1016/j.jtice.2013.05.008 Alshameri A et al (2013) An investigation into the adsorption removal of ammonium by salt activated Chinese (Hulaodu) natural zeolite: kinetics, isotherms, and thermodynamics. J Twain Inst Chem Eng. doi:10.​1016/​j.​jtice.​2013.​05.​008
38.
Zurück zum Zitat Emerson K, Russo R, Lund R, Thurston R (1975) Aqueous ammonia equilibrium calculations: effects of pH and temperature. J Fish Res Board Can 32:2379–2383CrossRef Emerson K, Russo R, Lund R, Thurston R (1975) Aqueous ammonia equilibrium calculations: effects of pH and temperature. J Fish Res Board Can 32:2379–2383CrossRef
39.
Zurück zum Zitat Farkas A, Rozic M, Barbaric-Mikocevic Z (2005) Ammonium exchange in leakage waters of waste dumps using natural zeolite from the Krapina region. Croat J Hazard Mater 117(1):25–33CrossRef Farkas A, Rozic M, Barbaric-Mikocevic Z (2005) Ammonium exchange in leakage waters of waste dumps using natural zeolite from the Krapina region. Croat J Hazard Mater 117(1):25–33CrossRef
40.
Zurück zum Zitat Sarioglu M (2005) Removal of ammonium from municipal wastewater using natural Turkish (Dogantepe) zeolite. Sep Purif Technol 41:1–11CrossRef Sarioglu M (2005) Removal of ammonium from municipal wastewater using natural Turkish (Dogantepe) zeolite. Sep Purif Technol 41:1–11CrossRef
41.
Zurück zum Zitat Dontsova KM, Norton D, Johnston CT (2005) Calcium and magnesium effects on ammonia adsorption by soil. Soil Sci Soc Am J 69:1225–1232CrossRef Dontsova KM, Norton D, Johnston CT (2005) Calcium and magnesium effects on ammonia adsorption by soil. Soil Sci Soc Am J 69:1225–1232CrossRef
Metadaten
Titel
Influence of the chemical composition of smectites on the removal of ammonium ions from aquaculture effluents
verfasst von
Izabel Volkweis Zadinelo
Helton José Alves
Augusto Moesch
Leda Maria Saragiotto Colpini
Lilian Carolina Rosa da Silva
Lilian Dena dos Santos
Publikationsdatum
01.02.2015
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science / Ausgabe 4/2015
Print ISSN: 0022-2461
Elektronische ISSN: 1573-4803
DOI
https://doi.org/10.1007/s10853-014-8749-3

Weitere Artikel der Ausgabe 4/2015

Journal of Materials Science 4/2015 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.