Hidrogéis a base de quitosana: potenciais matrizes para a remoção de poluentes orgânicos e inorgânicos a partir de soluções aquosas - Vieira, Tainara (2020)
Os hidrogéis a base de quitosana são estruturas poliméricas tridimensionais hidrofílicas que possuem alta capacidade de absorção de água e fluidos biológicos, podendo ser aplicados em diversos campos da ciência. Esses hidrogéis foram sintetizados pela reticulação da quitosana na presença de persulfato de amônio, ácido acrílico e N?N-metilenobisacrilamida. Um hidrogel compósito a base de quitosana foi sintetizado pela reticulação em presença de nanopartículas de magnetita, a qual pode se ligar covalentemente à estrutura polimérica do material final. Como resultado, o material final possui maior resistência mecânica/térmica e menos sítios ativos para adsorção de poluentes. Os hidrogéis convencionais a base de quitosana e os hidrogéis compósitos foram caracterizados por MEV, FT-IR, TGA e DSC. Pelos resultados de MEV e FT-IR foi possível observar que as superfícies dos hidrogéis são porosas, contendo grupos amidas, hidroxilas e carboxílicos em sua estrutura. Pelos resultados de TGA e DSC foram confirmadas as temperaturas de degradação das redes poliméricas e a presença de pontos de reticulação na rede tridimensional. A adsorção de poluentes orgânicos e inorgânicos nas redes dos hidrogéis foi confirmada por imagens de MEV, observando alterações estruturais significativas. A superfície mais compacta após o processo de adsorção foi um indicativo do preenchimento dos sítios ativos da rede polimérica tridimensional. Pelas alterações e deslocamentos dos picos de FT-IR, concluiu-se que houve interações intermoleculares entre hidrogéis e poluentes. Nas curvas de TGA e DSC foi possível observar maior resistência mecânica e térmica das redes dos hidrogéis, principalmente após a adsorção de poluentes, devido às forças intermoleculares, as quais aumentam os pontos de reticulação. O grau de intumescimento do hidrogel variou com o tipo de solução, sendo maiores em água destilada. O mecanismo de difusão de água nas redes dos hidrogéis foi não-Fickiano, o qual é caracterizado pela ocorrência simultânea de difusão através dos poros e relaxamento macromolecular. As capacidades de adsorção dos poluentes nas redes dos hidrogéis variaram com o tempo de adsorção, pH da solução aquosa, concentração inicial da solução aquosa e temperatura. Pelos valores dos parâmetros termodinâmicos foi possível prever que o processo de adsorção é favorável, endotérmico, e pode estar ocorrendo por meio de interações físicas. O mecanismo de adsorção que foi estimado por isotermas não lineares pode ser descrito pela formação de mono e multicamada, simultaneamente, nas redes poliméricas dos hidrogéis. A taxa da cinética de adsorção foi dependente do número de sítios ativos disponíveis nas redes dos hidrogéis para interação com os poluentes. Menor capacidade de adsorção foi determinada usando o hidrogel compósito devido à ocupação parcial dos sítios ativos disponíveis por magnetita. Pelos processos de dessorção que foram realizados utilizando reagentes químicos e aplicação de campo magnético externo, foram observadas eficiências de dessorção semelhantes. Os hidrogéis foram aplicados em uma amostra de água de um lago enriquecida com alguns contaminantes, com posterior obtenção de alta capacidade de remoção dos contaminantes estudados e da DQO da amostra