Sílica mesoporosa esférica para aplicação em processo de sorção de corantes catiônicos em meio ácido

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Paula, Felipe do Casal de
• Orientador(a): Bail, Alesandro
• Banca de defesa: Bail, Alesandro , Lisboa, Fábio da Silva , Bezerra, Fabricio Maesta
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Londrina
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Resíduos industriais - Aspectos ambientais; Adsorção; Indústria têxtil; Factory and trade waste - Environmental aspects; Adsorption; Textile industry
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5242

A demanda por novos materiais com aplicações ambientais visando mitigar o impacto causado pelo aumento da geração de resíduos industriais tem crescido e exigido aproximação da universidade ao setor produtivo. A indústria têxtil figura entre os principais poluidores do mundo e isso está diretamente associado à alta produção do setor, sendo que a poluição hídrica oriunda dos processos de tingimento é uma das principais preocupações. Os processos de adsorção para remoção de corantes de efluentes estão entre as tecnologias mais investigadas e utilizadas pelo setor produtivo, porém, dada a multiplicidade de fatores e diversidade de características dos efluentes têxteis, há demanda por novos materiais ou mesmo por adaptações de materiais utilizados para melhorar a eficácia dos tratamentos disponíveis. Nesse sentido, a sílica mesoporosa esférica (SMPE) foi preparada com adaptações em metodologia empregada para síntese de sílica MCM-41 visando a aplicação do método em escala industrial. Sua eficácia na remoção de corantes catiônicos em meio ácido foi avaliada utilizando o corante modelo azul de metileno e, para efeito de comparação, os corantes aniônicos vermelho congo e ácido preto 172. A SMPE foi caracterizada por meio de análise textural, difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia vibracional de infravermelho (FTIR) e pH do ponto de carga zero (pHPCZ). As imagens de MEV mostraram a formação de partículas esféricas bem definidas com tamanho que variou de 0,5 a 2 m. A análise textural mostrou distribuição estreita do tamanho de poros em dois conjuntos, 1,9 nm e outro entre 3 e 6 nm, indicando que o processo solvotérmico empregado foi bemsucedido. O tratamento térmico da SMPE foi monitorado por FTIR e nenhuma banda vibracional foi observada entre 2800-2950 cm-1 , indicando a remoção do agente estruturante brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB). A SMPE apresentou área específica de 348 m² g-1 e volume de poro de 0,847 cm³ g-1 . Os dados do pHPCZ não foram precisos, porém o resultado sugeriu valor de, aproximadamente, 0,5, sendo um resultado do tratamento térmico aplicado a conversão de grupos silanois a siloxanos, estes hidrofóbicos e passíveis de protonação somente em condições extremamente ácidas. Os resultados de adsorção mostraram que a SMPE foi, cerca de quatro vezes mais eficaz na remoção do corante catiônico azul de metileno em relação aos corantes aniônicos. A cinética de adsorção do azul de metileno seguiu o modelo de pseudosegunda ordem com uma velocidade de adsorção elevada nos primeiros 20 minutos de contato. A remoção do corante catiônico foi mais eficaz em pH mais baixo, contrariando a maioria dos estudos em que adsorção ocorre em superfícies cobertas com grupos hidroxila, cuja faixa de pH que favorece a adsorção é básica devido à formação de carga negativa oriunda dos grupos hidroxila desprotonados. A adsorção do azul de metileno na SMPE foi regido por forças físicas (fisissorção) e ajustada aos modelos de isoterma de Freundlich (multicamada) e Temkin (interação adsorvatoadsorvato). A SMPE mostrou potencial para ser aplicada como adsorvente alternativo/complementar em processos de remoção de corantes catiônicos em meio ácido e, além disso, capacidade total de regeneração por tratamento térmico.