Síntese e caracterização de hidrogéis para adsorção de contaminantes

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dc.contributor.advisorCarvalho, Gizilene Maria de
dc.contributor.authorSilva, Paula Paulino
dc.contributor.bancaMatos, Roberto de
dc.contributor.bancaSousa, Diana Nara Ribeiro de
dc.contributor.bancaMenezes, Aparecido Junior de
dc.contributor.bancaMoraes, Juliana Carla Garcia
dc.coverage.extent131 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2025-01-13T17:00:27Z
dc.date.available2025-01-13T17:00:27Z
dc.date.issued2024-11-01
dc.description.abstractA crescente preocupação com a poluição hídrica, primariamente causada por atividades industriais, apresenta desafios significativos. Agentes poluentes como corantes e metais tóxicos, frequentes em águas residuais, requerem tratamento adequado para evitar danos ambientais e a saúde pública. O desenvolvimento de materiais com eficiência na purificação/recuperação desses recursos, oferecendo uma alternativa ambientalmente amigável, é fundamental. Neste trabalho, hidrogéis de celulose (CEL) e alginato (AL), carboximetilcelulose (CMC) e alginato (AL), com e sem epicloridrina (ECH) utilizando o cloreto de cálcio 1% (m/v) como solução coletora foram produzidos por extrusão/solidificação e caracterizados para aplicação na remoção de contaminantes em meio aquoso. Os hidrogéis CEL/AL e CMC/AL, na proporção 50/50 (m/m) e CEL/AL+ECH e CMC/AL+ECH, também na proporção 50/50 (m/m), foram caracterizados por técnicas como: Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier modo de reflexão total atenuada (FTIR-ATR), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), porosidade por Fisissorção de Nitrogênio por Brunauer-Emmett-Teller, Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Difração de Raios X (DRX). Observou-se que os hidrogéis CEL/AL e CEL/AL+ECH, apresentam uma morfologia esférica irregular, enquanto os hidrogéis CMC/AL e CMC/AL+ECH exibem uma superfície mais compacta. A reticulação com ECH trouxe para os hidrogéis CEL/AL+ECH 50/50 e CMC/AL+ECH 50/50 menor perda de massa durante o intumescimento, maior índice de intumescimento (I%) e propriedades amorfas comparado aos hidrogéis sem ECH. O modelo cinético de pseudo-segunda ordem (PSO) descreve melhor a velocidade de adsorção do corante MB e dos íons Cd (II) para o hidrogel de CMC/AL 50/50 e corante MB para o hidrogel de CEL/AL 50/50. Na adsorção dos íons Cd (II) para o hidrogel de CEL/AL 50/50 o modelo cinético de pseudo-primeira ordem (PFO) ajustou-se melhor. Os hidrogéis reticulados com ECH na adsorção de íons Cd (II) e Ni (II) foi melhor representado pelo modelo de PSO. A baixa eficiência de dessorção dos íons Cd (II) e Ni (II) (< 50%) nos hidrogéis CEL/AL+ECH 50/50 e CMC/AL+ECH 50/50 indicou que a quimiossorção é predominante no processo de adsorção. Ambos os hidrogéis, com e sem reticulação, demonstraram eficiência satisfatória acima de 50% na remoção dos contaminantes estudados, sugerindo seu potencial como adsorventes renováveis para corantes catiônicos e íons metálicos potencialmente tóxicos em meios aquosos.
dc.description.abstractother1The growing concern about water pollution, primarily caused by industrial activities, presents significant challenges. Pollutants such as dyes and toxic metals, frequently found in wastewater, require adequate treatment to avoid environmental damage and public health. The development of materials that efficiently purify/recover these resources, offering an environmentally friendly alternative, is essential. In this work, cellulose (CEL) and alginate (AL) hydrogels, carboxymethyl cellulose (CMC) and alginate (AL), with and without epichlorohydrin (ECH) using 1% (w/v) calcium chloride as a collecting solution were produced by extrusion/solidification and characterized for application in the removal of contaminants in aqueous media. The CEL/AL and CMC/AL hydrogels, in the proportion 50/50 (m/m) and CEL/AL+ECH and CMC/AL+ECH, also in the proportion 50/50 (m/m), were characterized by techniques such as: Fourier transform infrared spectroscopy in attenuated total reflection mode (FTIR-ATR), Differential Scanning Calorimetry (DSC), porosity by Nitrogen Physisorption by Brunauer-Emmett-Teller, Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-ray Diffraction (XRD). It was observed that the CEL/AL and CEL/AL+ECH hydrogels present an irregular spherical morphology, while the CMC/AL and CMC/AL+ECH hydrogels exhibit a more compact surface. Crosslinking with ECH brought to the CEL/AL+ECH 50/50 and CMC/AL+ECH 50/50 hydrogels a lower mass loss during swelling, a higher swelling index (I%) and amorphous properties compared to the hydrogels without ECH. The pseudo-second-order (PSO) kinetic model better describes the adsorption rate of the MB dye and Cd (II) ions for the CMC/AL 50/50 hydrogel and MB dye for the CEL/AL 50/50 hydrogel. In the adsorption of Cd (II) ions to the CEL/AL 50/50 hydrogel, the pseudo-first-order (PFO) kinetic model fitted better. The hydrogels crosslinked with ECH in the adsorption of Cd (II) and Ni (II) ions were better represented by the PSO model. The low desorption efficiency of Cd (II) and Ni (II) ions (<50%) in the CEL/AL+ECH 50/50 and CMC/AL+ECH 50/50 hydrogels indicated that chemisorption is predominant in the adsorption process. Both hydrogels, with and without crosslinking, demonstrated satisfactory efficiency above 50% in the removal of the studied contaminants, suggesting their potential as renewable adsorbents for cationic dyes and potentially toxic metal ions in aqueous media.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/18506
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCE - Departamento de Química
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Química
dc.subjectHidrogéis
dc.subjectPolissacarídeos
dc.subjectBiopolimeros
dc.subjectAdsorção
dc.subjectÁgua - Aspectos ambientais
dc.subjectPoluição
dc.subjectCorantes - Aspectos ambientais
dc.subject.capesCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.cnpqCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.keywordsHydrogels
dc.subject.keywordsPolysaccharides
dc.subject.keywordsBiopolymers
dc.subject.keywordsAdsorption
dc.subject.keywordsWater - Environmental aspects
dc.subject.keywordsPollution
dc.subject.keywordsDyes - Environmental aspects
dc.titleSíntese e caracterização de hidrogéis para adsorção de contaminantes
dc.title.alternativeSynthesis and characterization of hydrogels for contaminant adsorption
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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