Desenvolvimento de materiais sustentáveis assistido por extratos de planta para remediação de corantes em sistemas aquosos

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Souza, Ana Paula Nazar de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Química
• Palavras-chave em Português: Mesoporous silica; Green synthesis; Iron oxide nanoparticles; Iron; Metallic nanoparticles; Gold; Silver; Palladium; Dyes; Remediation; Adsorption; Plasmonic catalysis; Sílica mesoporosa; Síntese verde; Nanopartículas de óxido de ferro; Ferro; Nanopartículas metálicas; Ouro; Prata; Paládio; Corantes; Remediação; Adsorção; Catálise plasmônica; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA::QUIMICA BIO-INORGANICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22992

Visando desenvolver materiais sustentáveis, preparados a partir de extrato de planta para remediação de corantes (poluentes orgânicos tóxicos ao homem e ao meio ambiente) em sistemas aquosos, essa tese foi dividida em duas partes principais: a primeira parte teve por objetivo o desenvolvimento de materiais adsorventes e a segunda parte teve por objetivo o estudo da fotodegradação de corantes catiônicos. O primeiro material desenvolvido foi um compósito de sílica mesoporosa MCM-41, funcionalizada com grupo aminopropil, impregnado com nanopartículas de óxido de ferro “verde” preparadas na presença do extrato de chá preto (Camellia sinensis) (BTFe/MCM-41-NH2-02). A eficiência desse material foi verificada com o estudo da adsorção do azo corante alaranjado de metila. O segundo material desenvolvido foi um adsorvente de nanopartículas de óxido de ferro “verde”, sintetizado com o auxílio do extrato de um resíduo sólido agroindustrial, a partir de caroços de açaí (Euterpe oleracea) ABFe. A eficiência dos materiais foi avaliada pelo o estudo da adsorção dos corantes alaranjado de metila e azul de metileno, respectivamente. Ambos os materiais foram caracterizados por difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (TG/DTG), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e varredura (MEV), espectroscopia Mössbauer, área específica BET e medição do potencial zeta. A capacidade de adsorção desses materiais foi investigada em sistema de batelada. Com o objetivo de entender os mecanismos envolvidos nas adsorções, foi estudada a influência dos parâmetros experimentais, tais como concentração inicial do corante, massa de adsorvente, pH do meio, tempo de contato e temperatura. Também foram estudadas as isotermas de adsorção e os parâmetros cinéticos e termodinâmicos. Os estudos cinéticos mostraram que a adsorção do alaranjado de metila pelo material BTFe/MCM-41-NH2-02 segue o modelo cinético de pseudo-primeira ordem, com com capacidade de adsorção no equilíbrio, qe, igual a 106,5 mg g-1. O perfil de adsorção foi investigado por sete modelos de isotermas de adsorção, sendo Freundlich e Temkin os mais adequados para descrever o processo, com capacidade máxima de adsorção de qmax = 154,2 mg g-1 a 25 °C. Já a adsorção do material ABFe com o azul de metileno segue o modelo de pseudo-segunda ordem, com qe de 141,74 mg g-1, no qual a isoterma de Fritz-Schülnder (F-S) mostrou-se mais adequada para descrever a adsorção, com capacidade máxima de adsorção de qmax = 192, 13 mg g-1 a 25 °C e 531,8 mg g-1 a 70 °C. Na segunda parte do trabalho, o estudo da fotodegradação de corantes catiônicos por irradiação no UV e visível foi realizado utilizando catalisadores metálicos nanoestruturados. Primeiramente, foram sintetizadas nanopartículas de Au e alguns parâmetros foram avaliados, como a razão molar Au/redutor com o uso de citrato, diferentes redutores e estabilizantes naturais, como extrato de chá preto, branco, chá verde (espécie Camellia sinensis), extrato de colônia (Alpinia zerumbet) e ciclodextrinas. Posteriormente, outras nanopartículas de Ag e Pd foram preparadas em um sistema bimetálico Au-Pd. Em seguida, foi avaliada a capacidade das nanopartículas metálicas na catálise plasmônica, visando à degradação dos corantes azul de metileno e violeta cristal. Os resultados mostraram uma descoloração de 40,9% do corante violeta cristal com uso de AgNPs e lâmpada de led branca à 60 °C.