S?ntese de um derivado bifuncionalizado in?dito de quitosana para a remo??o dos ?ons met?licos Cu2+ e CrO4 2- em solu??o aquosa.

Abstract

Programa de P?s-Gradua??o em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metal?rgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.A contamina??o da ?gua tem atra?do preocupa??o internacional nos ?ltimos anos. Essa contamina??o acontece por diferentes poluentes e nesse grupo de poluentes se encontram os metais pesados presentes em concentra??es t?xicas nos sistemas aquosos. Por isso ? importante procurar formas de tratar esses corpos d??gua contaminados, e dentre as op??es, se encontra o uso de biossorventes como a quitosana, biopol?mero de f?cil acesso e que pode ser modificada para aumentar sua capacidade de adsor??o. Nesse projeto a quitosana foi usada na prepara??o de um novo material bifuncionalizado. Essas modifica??es foram realizadas com o intuito de produzir um material capaz de remover c?tions e oxi?nions de metais pesados. Para essa modifica??o reagiu-se a quitosana com 2-piridinacarboxialde?do de modo a obter uma fun??o capaz de quelar c?tions met?licos em valores de pH b?sicos e em valores de pH ?cidos atrair oxi?nions por atra??o eletrost?tica. Introduziu-se tamb?m fun??es carboxilato atrav?s de rea??o com dianidrido de EDTA possibilitando adsorver c?tions met?licos quando o material se encontra desprotonado, gerando o adsorvente Q4. Para a rea??o com dianidrido de EDTA foi realizado um planejamento estat?stico 2?, com repeti??o do ponto central a fim de encontrar a melhor condi??o reacional dentre os par?metros avaliados. As vari?veis analisadas foram tempo reacional, equivalente em massa de dianidrido de EDTA e temperatura e a resposta de interesse foi massa final obtida. O material adsorvente in?dito bifuncionalizado Q4 foi caracterizado por FTIR, TGA, 13C RMN, an?lise elementar e MEV e foi tamb?m avaliado quanto ? sua capacidade de adsor??o em fun??o do pH, do tempo de contato (cin?tica) e da concentra??o inicial dos metais (isoterma). As capacidades m?ximas de adsor??o (Qmax) de Q4 para Cu2+ e Cr6+ foram de 2,33mmol/g e 3,66mmol/g, respectivamente. A capacidade de readsor??o do adsorvente Q4 regenerado tamb?m foi avaliada (2,20 mmol/g para Cu2+ e 1,54 mmol/g para Cr6+).The water contamination has attracted international concern in recent years. This contamination occurs by different pollutants and in this group of pollutants are found the heavy metals present in toxic concentrations in the aqueous system. Therefore it is important to look for ways to treat these contaminated water bodies and among the options, we find the use of biosorbents such as chitosan, biopolymer easily accessible that can be modified to increase its adsorption capacity. In this work chitosan was used in the preparation of a new bifunctional material. These modifications were carried out in order to produce a material capable of removing cations and oxyanions from heavy metals. For this modification the biopolymer was reacted with 2-pyridinecarboxyaldehyde to obtain a function capable of chelating metal cations at basic pH values and acidic pH values to attract oxyanions by electrostatic attraction. Carboxylate functions were also introduced by reaction with EDTA dianhydride enabling adsorption of metal cations when the material is deprotonated, obtaining Q4 adsorbent. For the reaction with dianhydride of EDTA, statistical analysis 2? was performed, with repetition of the central point in order to find the best reaction condition among the evaluated parameters. The analyzed variables were reaction time, EDTA dianhydride equivalent mass and temperature and the response of interest was the final mass obtained. The adsorbent material Q4 was characterized by FTIR, TGA, 13C NMR, elemental analysis and SEM and was evaluated for adsorption capacity as a function of pH, contact time (kinetics) and initial metal concentration (isotherm). The maximum adsorption capacities (Qmax) of Q4 for Cu2+ and Cr6+ were 2,33 mmol/g and 3,66 mmol/g, respectively. The readsorption capacity of the regenerated Q4 adsorbent was also evaluated (2,20mmol/g for Cu2+ and 1,54mmol/g for Cr6+)