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Elaboração de nanocompositos magnéticos à base de biopolímeros para adsorção seletiva de poluentes

By Mariana Pereira da Silva

Abstract

Tese (Doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Nanociência e Nanobiotecnologia, 2019.Este estudo teve como objetivo desenvolver e caracterizar sistemas microparticulados magnéticos baseados em quitosana/maguemita e alginato/maguemita, bem como avaliar a eficiência destes sistemas juntos e isolados na remoção dos corantes azul de metileno e alaranjado de metila, por meio do processo de adsorção em meio aquoso. Inicialmente preparou-se a -Fe2O3 pelo método de coprecipitação em meio alcalino. Com o objetivo de conferir propriedades magnéticas às microesferas, adicionou-se a -Fe2O3 anteriormente preparada a soluções de quitosana 2% e alginato 3%. A etapa seguinte consistiu na preparação das microesferas de quitosana e de alginato, pelo método de gelatinização iônica, em tripolifosfato e cloreto de cálcio, respectivamente. Estes materiais foram caracterizados quanto a morfologia propriedades físicas, químicas, térmicas e magnéticas. Os parâmetros experimentais do processo de adsorção foram previamente otimizados, variando-se massa de adsorvente, pH do meio, concentração inicial da solução de corante e tempo de contato. A capacidade adsorvente das microesferas de quitosana e de alginato foi analisada por espectroscopia de absorção molecular na região do visível (UV-Vis). Os resultados revelarem que tanto as microesferas de quitosana quantos as de alginato apresentam potencial para a finalidade proposta. Os resultados experimentais mostraram que a cinética de adsorção foi melhor descrita pelo modelo de pseudosegunda ordem, o que indica que o mecanismo que controla a velocidade de adsorção são as interações eletrostáticas que ocorrem entre adsorvente e o adsorvato. Ajustando-se os dados obtidos de acordo com os modelos de isotermas de Langmuir, Freundlich e Langmuir-Freundlich (SIPS), observou-se que não há diferenças significativas entre os três modelos de isotermas utilizados para ambos os sistemas. Avaliando-se os dados cinéticos obtidos para a mistura de corantes observa-se que o percentual de remoção é influenciado pela mistura das microesferas, uma vez que, ocorreu uma redução na eficiência de remoção na mistura de microesfera tanto para o azul de metileno quanto para o alaranjado de metila, sugerindo que ocorre uma competição entre as forças repulsivas e atrativas das microesferas e as moléculas dos corantes.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).This study aimed to develop and characterize magnetic microparticulate systems based on chitosan/maguemite and alginate/maguemite, as well as to evaluate the efficiency of these systems together and isolated in the removal of the methylene blue and orange methyl dyes, through the adsorption process in aqueous medium. Initially -Fe2O3 was prepared by the coprecipitation method in alkaline medium. In order to confer magnetic properties to the microspheres, the previously prepared -Fe2O3 was added to solutions of 2% chitosan and 3% alginate. The next step consisted of the preparation of the chitosan and alginate microspheres, by the ion gelatinization method, in TPP and CaCl2, respectively. These materials were characterized as morphology physical, chemical, thermal and magnetic properties. The experimental parameters of the adsorption process were previously optimized, varying adsorbent mass, medium pH, initial concentration of the dye solution and contact time. The adsorbent capacity of chitosan and alginate microspheres was analyzed by Viscosity molecular absorption spectroscopy (UV-Vis). The results show that both chitosan and alginate microspheres have potential for the proposed purpose. The experimental results showed that the adsorption kinetics was best described by the second order model, which indicates that the mechanism controlling the adsorption velocity are the electrostatic interactions that occur between adsorbent and adsorbate. By adjusting the data obtained according to the Langmuir, Freundlich and Langmuir- Freundlich (SIPS) isotherm models, it was observed that there are no significant differences between the three isotherm models used for both systems. By evaluating the kinetic data obtained for the mixture of dyes it is observed that the percentage of removal is influenced by the mixture of the microspheres, there was a reduction in the removal efficiency in the microsphere mixture for both methylene blue and methyl orange. Suggesting that competition occurs between the repulsive and attractive forces of the microspheres and the molecules of the dyes

Topics: Microesferas de quitosana, Quitosana, Microparticulados magnéticos, Corantes, Adsorção
Year: 2019
OAI identifier: oai:repositorio.unb.br:10482/35311

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