Recuperação de metais e remoção de corantes orgânicos utilizando compósitos de MOF - Piva, Augusto Henrique (2022)
MOFs são uma subfamília dos polímeros de coordenação contendo cavidades potencialmente vazias, com potencial de aplicação em inúmeras áreas. Apesar de apresentarem diversas vantagens, a maioria dos métodos de síntese resulta em um pó fino, dificultando sua aplicação. Uma estratégia para contornar esse problema é a produção de compósitos envolvendo MOFs. Com isso, o objetivo deste trabalho é a produção de compósitos envolvendo membranas de celulose bacteriana (CB) e celulose funcionalizada (CMCB) com a matriz porosa ZIF-8 e hidrogéis compósitos de ácido algínico empregando os materiais UiO66-2COOH, MOF-808 e Zn3L3, e testar sua capacidade de adsorver corantes orgânicos de solução aquosa e íons Cu(II) de lixívia ácida, respectivamente. Inicialmente, ZIF-8 foi sintetizada usando um método solvotermal convencional e um método solvotermal assistido por micro-ondas. Enquanto o método convencional produziu uma mistura das fases ZIF-8 e ZIF-L, com partículas de, aproximadamente, 1,5µm de diâmetro, o método assistido por micro-ondas produziu apenas ZIF-8, com partículas de diâmetro entre 50-100nm. As membranas compósito produzidas em estufa solvotérmica apresentaram maior razão de MOF quando comparadas as suas equivalentes produzidas em reator de micro-ondas. Além disso, foi incorporado preferencialmente a fase ZIF-8 nessas membranas. Através da utilização de uma etapa pré-síntese, foi possível aumentar a quantidade de MOF incorporada nas membranas, mas não se observou um melhor recobrimento da fibra usando essa abordagem. Para a membrana funcionalizada, observa-se um aumento da razão de MOF quando comparada a sua equivalente usando CB e, empregando o método assistido por micro-ondas, foi possível obter um recobrimento quase completo da superfície das fibras. Foi realizado um teste preliminar para verificar a capacidade das membranas em adsorver os corantes azul de metileno e alaranjado de metila, e observou-se que a maior área de superfície externa proporcionado pela MOF produzida no reator de micro-ondas favorece o processo de adsorção, bem como a funcionalização da membrana de celulose. Em outra vertente, foram sintetizados e caracterizados os materiais UiO-66-2COOH, MOF-808 e Zn3L3. Uma vez que este último se mostrou instável em pH = 2, não foi dado continuidade aos experimentos com ele. As MOFs UiO-66-2COOH e MOF-808 foram obtidas na forma de partículas micrométricas, formadas pela aglomeração de partículas nanométricas, com tamanho de cristalito estimado em, aproximadamente, 2nm. Como prova de conceito, foi realizada a incorporação de UiO-66-2COOH em hidrogel de ácido algínico através de um método relativamente simples, produzindo esferas contendo 62,22% de MOF, quando secas. Por fim, foram realizados testes preliminares empregando UiO-66-2COOH, MOF-808 e os hidrogéis produzidos para verificar a capacidade dos materiais em adsorver cobre seletivamente a partir de uma lixívia ácida. Os resultados para as MOFs indicam que a MOF-808 apresenta maior capacidade de adsorção e seletividade. Resultados indicaram presença das espécies Cu2+ e SO4 2- em ambas as MOFs após contato com a lixívia.