Síntese e aplicações de adsorventes porosos de polissacarídeos

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Toledo, Paulo Vinicius Oliveira de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Adsorbent materials; Amino acids; Aminoácidos; Materiais adsorventes; Materiais porosos; Polissacarídeos; Polysaccharides; Porous materials; Tomografia computadorizada por raios-X; X-ray computed tomography
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-26042022-084657/

Foram produzidos criogéis, sólidos porosos provenientes da liofilização de géis aquosos, a partir de quatro polissacarídeos a fim de correlacionar propriedades do polímero (carga, polaridade e massa molar) com a estrutura das respectivas matrizes porosas (diâmetro de poro e espessura de paredes). Os polissacarídeos escolhidos para este estudo foram carboximetil celulose (CMC, carga negativa sobre cadeia lateral curta), goma xantana (carga negativa sobre cadeia lateral longa), hidroxipropil metilcelulose (HPMC, anfifílico), e quitosana (carga positiva). Para promover ligações cruzadas entre as cadeias poliméricas, foram adicionados aos géis precursores 2.6 x10-4 mol.L-1 de ácido cítrico (CITR) e os criogéis foram submetidos à 165 °C por 7’. Os criogéis foram caracterizados quanto à sua homogeneidade por meio de ensaios de compressão mecânica (ε), estudos de cinética de sorção de solvente (soluções aquosas e n-hexano) e termodinâmica de adsorção de corantes (azul de metileno e rodamina B). A estrutura porosa foi investigada com o auxílio de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e tomografia computadorizada de raios-X de alta definição (TRX) atrelado à programas de quantificação. Para atingir os objetivos foram estudados os efeitos do meio precursor (pH e solução binária) sobre a morfologia, assim como o efeito da dimensão das amostras (uso de moldes cilíndricos variando o diâmetro de 2 à 10 mm e a espessura de 1 à 4 mm) e o efeito da tomada de dados (o ponto de vista do MEV e os parâmetros de transformação do TRX). A fim de promover modificação química nos criogéis de HPMC por via seca, foram adicionados aminoácidos aos géis precursores na concentração de 2.6 x10-4 mol.L-1 (na presença e ausência de CITR) e os respectivos CG foram submetidos à 165 °C. Devido à natureza química da cadeia lateral foram utilizados: ácido glutâmico (GLUT, aminoácido negativo), cisteína (CIST, aminoá- cido neutro), histidina (HIST, aminoácido positivo), e triptofano (TRIP, aminoácido apolar). Na ausência de CITR, não houve reticulação química dos criogéis, e interações apolares favoreceram a resistência à compressão: εTRIP ≈ εCIST ≈ 2 εHIST ≈ 2 εGLUT. Na presença de CITR, a reticulação compete com a fixação, para HPMC-g-CITR-g-TRIP na proporção CITR:TRIP de 1:1 houve fixa- ção máxima em torno de 33% e teor de gel de 70 %. Com os conhecimentos acumulados foi possível desenvolver criogéis sintetizados para aplicações específicas com composição complexa. Sistemas multicamadas alternando material nativa e material alquilsililados com 1 mm de espessura cada, flotavam em soluções aquosas e em interfaces óleo/água absorvendo seletivamente corantes dissolvidos na fase água. Criogéis compósitos com nanopartículas de TiO2 se mostraram eficientes adsorventes, fotoativos sobre irradiação à 265 nm, propiciando a degradação de azul de metileno e a redução de Cr(VI).