Desenvolvimento de materiais carbonáceos funcionalizados com nitrogênio a partir de biomassa Quitina e Quitosana para a adsorção de compostos voláteis

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Silva, Thatiana Crispim da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
• Palavras-chave em Português: Mechanical engineering; Adsorption; Organic compounds; Materials Science; Engenharia mecânica; Adsorção; Compostos orgânicos; Ciência dos materiais; ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17796

A emissão de compostos orgânicos voláteis é uma grande preocupação mundial, e por parte dos pesquisadores, uma atenção crescente está sendo dada à qualidade do ar interno e aos problemas de saúde associados. Por ser nocivo à saúde e ao meio ambiente, o empenho por pesquisadores em buscar novos materiais que auxiliam no combate à exposição destes compostos tem sido constante. O formaldeído, em especial, que é classificado pela IARC no grupo 1 – carcinogênico aos seres humanos, está presente em diversos setores industriais e o combate à sua exposição tem ganhado bastante espaço. Compostos carbonáceos, como por exemplo, o carvão ativado vem sendo amplamente empregados nos processos adsortivos envolvendo compostos voláteis. A proposta deste trabalho é explorar novas fontes de produção de material carbonáceo, baseadas em matéria prima renovável e abundante na natureza, tal como a quitina e a quitosana, e que possua características aplicáveis para a adsorção de compostos voláteis. Empregando o processo de pirólise, há a transformação do material precursor em um material carbonáceo poroso, que apresenta uma boa capacidade de adsorção física. Além disto, estes materiais apresentam teores de nitrogênio significativos em sua composição, mesmo após o processo de pirólise, o que resulta em um aumento na afinidade entre adsorvente e adsorbato, face à possibilidade adicional de uma adsorção química. As amostras de quitina e quitosana utilizadas nesse trabalho, de origem comercial, foram pirolisadas nas temperaturas 500, 600, 700 e 800 °C. A análise elementar (CNHS) indicou que a pirólise na faixa de 700 °C resulta em uma amostra com potencial adsortivo por apresentar porcentagens de carbono e de nitrogênio necessárias para esta aplicação. A análise por infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) indicou que, após pirólise, não são mais observados os grupos funcionais que estavam presentes na matéria prima. As análises por espectroscopia Raman e difração de raios-X revelaram que as amostras podem apresentar uma estrutura mista, contendo estrutura amorfa, cristalina e nanocristalina. A análise por microscopia eletrônica de varredura (MEV) acrescentou informações quanto a superfície dos materiais tratados termicamente á temperatura de 700°C. A avaliação da porosidade através do método de adsorção multimolecular (BET) mostrou que as amostras pirolisadas a 700 °C possuem poros com tamanho entre 2 – 50 nm. Por fim, testes preliminares empregando os materiais carbonáceos derivados de quitina e quitosana pirolisadas, quando expostos a uma atmosfera de 25 ppm de formaldeído por 1 h, revelaram que a quitina pirolisada teve uma capacidade de adsorção em torno de 71%, enquanto para a quitosana pirolisada este valor foi de 58%.