Produção de esferas de celulose e alginato com adição de nanopartículas de magnetita para sorção de íons cádmio e níquel

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Gomes, Vinicius Augusto de Melo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Biopolímeros; Sorventes; Compósitos; Blendas; Reticulação; Química; Íons metálicos - Especiação química; Nanocompósitos (Materiais); Meio ambiente; Água polução; Celulose; Ciências Exatas e da Terra - Química; Biopolymers; Sorbents; Composites; Blends; Cross link; Chemical; Metal ions - Chemical speciation; Nanocomposites (Materials); Environment; Water pollution; Cellulose
• Link de acesso: https://repositorio.uel.br/handle/123456789/17877

O lançamento de íons metálicos potencialmente tóxicos em recursos hídricos é um problema ambiental recorrente da atualidade ocasionado pelo crescimento industrial e urbano que compromete toda fauna e flora do ambiente poluído. A aplicação de sorventes biodegradáveis no tratamento de efluentes é uma alternativa viável para remoção de íons metálicos em meio aquoso por ser uma técnica de baixo custo e sustentáveis. Este trabalho investiga o efeito da incorporação de magnetita (MAG) em esferas biodegradáveis de celulose e alginato produzidas para serem utilizadas como sorventes na sorção não-competitiva e competitiva dos íons cádmio (Cd2+) e níquel (Ni2+). A MAG sintetizada por co-precipitação foi dispersa na proporção de 30% (m/m) nas soluções de 3% (m/v) das matrizes poliméricas. As esferas CEL e CEL/MAG foram preparadas por gotejamento em ácido sulfúrico (H2SO4) (10% v/v) e ALG; ALG/MAG; CEL/ALG e CEL/ALG/MAG por gelificação iônica em cloreto de cálcio (CaCl2) (3% m/v). Realizou-se os ensaios de Intumescimento (INT), Solubilidade (S) e as caracterizações estruturais e morfológicas foram executadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier com Reflectância Total Atenuada (FTIR-ATR), Difração de Raio-x (DRX) e fisiossorção de Nitrogênio (N2). Os ensaios de sorção não-competitiva foram realizados em batelada com soluções de Cd2+ e Ni2+ na concentração de 0,09 mmol L-1 e para dessorção, utilizou-se uma solução de HNO3 de diferentes concentrações em Ca(NO3) 0,1 mol L-1. Para a sorção competitiva utilizou-se diferentes soluções dos íons metálicos mantendo a concentração (1:1). A incorporação de MAG nas esferas resultaram em efeitos no INT, S, cristalinidade e morfologia. Nos ensaios de sorção não-competitiva somente as esferas ALG/MAG, CEL/ALG e CEL/ALG/MAG apresentaram eficiências satisfatórias na remoção de Cd2+ (superiores à 95%) e do Ni2+ (entre 63% e 94%). Os dados de dessorção e os espectros de FTIR sugeriram que os íons estão sorvidos por quimissorção na superfície externa (Cd2+) e interna (Ni2+) dos sorventes, porém, a degradação das esferas foi observada em soluções ácidas, inviabilizando sua reutilização. Na sorção competitiva, as esferas CEL/ALG e CEL/ALG/MAG apresentaram maiores seletividade para a remoção de Cd2+, enquanto que as esferas ALG/MAG não apresentaram seletividade entre os íons Cd2+ e Ni2+. De acordo com os dados de sorção competitiva, não foi possível correlacionar o efeito da propriedade magnética da MAG com a seletividade de remoção. Portanto, os fatores que interferem na eficiência de remoção na sorção competitiva estão relacionados com propriedades periódicas (raio atômico, iônico e de hidratação) dos íons metálicos, como também, a afinidade da matriz polimérica pelo sorvato. Com base nos ajustes dos modelos cinéticos pseudo primeira e segunda ordem e das isotermas de Langmuir e Freundlich foram possíveis o entendimento dos mecanismos envolvidos no processo de sorção não-competitiva e competitiva.