Nanocompósitos na forma de fibras poliméricas à base de policaprolactona com hidrotalcita imobilizada para a adsorção de ácido clorogênico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Nascimento, Andressa Cristina de Almeida
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18953
Resumo: Water, vital for humanity, is widely used in coffee processing, resulting in effluents with a high organic load, including polyphenols that can be harmful to the environment. Adsorption is a simple and effective strategy to eliminate contaminants without generating unwanted byproducts. Developing adsorbent materials is crucial and incorporating them into polymeric matrices facilitates recovery and reuse. In this way, this work proposed obtaining composite membranes based on polycaprolactone (PCL) polymer to immobilize modified hydrotalcite, an adsorbent material, aiming to remove chlorogenic acid polyphenol through adsorption. The commercial hydrotalcite was thermally treated and modified with sodium dodecyl sulfate (SDS) and cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) to increase the affinity with the contaminant. The parameters of spinning pure polymer mats were experimentally optimized. Composite membranes were obtained by incorporating different concentrations of modified hydrotalcite into the polymeric solution for subsequent solution blow spinning. Hydrotalcite with surface modification and adsorption efficiency reaching 96% under established parameters was obtained; the higher the modifier percentage, the higher the percentage of adsorption, and the best removal results were presented by materials that underwent thermal treatment. Modification with SDS resulted in hydrophobic materials and with CTAB hydrophilic in character, which did not interfere with adsorption, leading to similar results. Increasing the polymer concentration in the solution resulted in more homogeneity but also increased the diameter of the fibers. Blends of PCL/polymethyl methacrylate (PMMA) and PCL/polystyrene (PS) were obtained with diameters ranging from 812 nm to 1542 nm and 417 nm to 659 nm, respectively. The mats of blends with a higher percentage of PCL demonstrated greater tensile strength when compared to other blends. The composite membrane containing 60% adsorbent material showed good efficiency in removing chlorogenic acid, achieving a removal rate of 55% of the contaminant under the tested conditions. Therefore, composite membranes demonstrated the ability to act as adsorbents for pollutants like chlorogenic acid, establishing the potential for environmental remediation applications.
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Developing adsorbent materials is crucial and incorporating them into polymeric matrices facilitates recovery and reuse. In this way, this work proposed obtaining composite membranes based on polycaprolactone (PCL) polymer to immobilize modified hydrotalcite, an adsorbent material, aiming to remove chlorogenic acid polyphenol through adsorption. The commercial hydrotalcite was thermally treated and modified with sodium dodecyl sulfate (SDS) and cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) to increase the affinity with the contaminant. The parameters of spinning pure polymer mats were experimentally optimized. Composite membranes were obtained by incorporating different concentrations of modified hydrotalcite into the polymeric solution for subsequent solution blow spinning. Hydrotalcite with surface modification and adsorption efficiency reaching 96% under established parameters was obtained; the higher the modifier percentage, the higher the percentage of adsorption, and the best removal results were presented by materials that underwent thermal treatment. Modification with SDS resulted in hydrophobic materials and with CTAB hydrophilic in character, which did not interfere with adsorption, leading to similar results. Increasing the polymer concentration in the solution resulted in more homogeneity but also increased the diameter of the fibers. Blends of PCL/polymethyl methacrylate (PMMA) and PCL/polystyrene (PS) were obtained with diameters ranging from 812 nm to 1542 nm and 417 nm to 659 nm, respectively. The mats of blends with a higher percentage of PCL demonstrated greater tensile strength when compared to other blends. The composite membrane containing 60% adsorbent material showed good efficiency in removing chlorogenic acid, achieving a removal rate of 55% of the contaminant under the tested conditions. Therefore, composite membranes demonstrated the ability to act as adsorbents for pollutants like chlorogenic acid, establishing the potential for environmental remediation applications.A água, vital para a humanidade, é amplamente usada no processamento do café, resultando em efluentes com alta carga orgânica, incluindo polifenóis que podem ser prejudiciais ao ambiente. A adsorção é uma estratégia simples e eficaz para eliminar contaminantes sem gerar subprodutos indesejados. Desenvolver materiais adsorventes é crucial, e incorporá-los em matrizes poliméricas facilita a recuperação e reutilização. Desta forma, este trabalho propôs a obtenção de membranas compósitas à base do polímero policaprolactona (PCL) para a imobilização de hidrotalcita modificada, um material adsorvente, visando a remoção do polifenol ácido clorogênico por adsorção. A hidrotalcita comercial foi tratada termicamente e modificada com dodecil sulfato de sódio (SDS) e brometo de hexadeciltrimetilamonio (CTAB) para aumento da afinidade com o contaminante. Otimizou-se experimentalmente os parâmetros da fiação das mantas de polímeros puros. As membranas compósitas foram obtidas incorporando diferentes concentrações de hidrotalcita modificada à solução polimérica para posterior fiação por sopro em solução. Foram obtidas hidrotalcitas com modificação superficial e com eficiência de adsorção chegando a 96% nos parâmetros estabelecidos, quanto maior o percentual de modificador maior foi o percentual de adsorção e os melhores resultados de remoção foram apresentados pelos materiais que passaram pelo tratamento térmico. A modificação com SDS resultou em materiais com caráter hidrofóbico e com CTAB de caráter hidrofílico, o que não interferiu na adsorção levando a resultados similares. O aumento da concentração de polímero na solução resultou em fibras mais homogêneas, porém também causou um aumento no diâmetro das fibras. Obteve-se blendas de PCL / polimetilmetacrilato (PMMA) e PCL/ poliestireno (PS) com diâmetros médios variando de 812 nm a 1542 nm e 417 nm a 659 nm respectivamente. As mantas das blendas com maior percentual de PCL demonstraram maior resistência à tração quando comparadas com outras blendas. A membrana compósita contendo 60% de material adsorvente mostrou boa eficiência na remoção do ácido clorogênico, alcançando uma remoção de 55% do contaminante nas condições testadas. Portanto, as membranas compósitas demonstraram habilidade como adsorventes para poluentes como o ácido clorogênico, estabelecendo um potencial para aplicações de remediação ambiental.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)2021/641045-00porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCaféAdsorçãoRemediação ambientalCoffeeAdsorptionEnvironmental remediationCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICANanocompósitos na forma de fibras poliméricas à base de policaprolactona com hidrotalcita imobilizada para a adsorção de ácido clorogênicoNanocomposites in the form of polymeric fibers based on polycaprolactone with imobilized hydrotalcite for the adsorption of chlorogenic acidinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertação-Andressa-Cristina-De-Almeida-Nascimento.pdfDissertação-Andressa-Cristina-De-Almeida-Nascimento.pdfDissertaçãoapplication/pdf5151861https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18953/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o-Andressa-Cristina-De-Almeida-Nascimento.pdfa9aa95ec102937706684101cf30cdc05MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18953/2/license_rdff337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52TEXTDissertação-Andressa-Cristina-De-Almeida-Nascimento.pdf.txtDissertação-Andressa-Cristina-De-Almeida-Nascimento.pdf.txtExtracted texttext/plain155262https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18953/3/Disserta%c3%a7%c3%a3o-Andressa-Cristina-De-Almeida-Nascimento.pdf.txtd264a00b9e91d4d8fa66448ca1931b89MD53ufscar/189532024-05-14 17:15:07.245oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/18953Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222024-05-14T17:15:07Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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