Compósito de hidrogel e biochar de casca de pinhão: preparo, caracterização e avaliação do potencial uso como fase ligante em dispositivos de difusão em filmes finos por gradiente de concentração (DGT)

• Autor(a) principal: Bitobrovec , Alessandra
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPG
• Texto Completo: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3829
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA; biocarvão; cromo; hidrogel; especiação química; biochar; hydrogel; chromium; chemical speciation.

O cromo é uma espécie metálica que possui amplo uso nos mais variados setores industriais. Os estados de oxidação mais estáveis no ambiente são o Cr(III) e o Cr(VI), sendo que essas espécies apresentam características químicas completamente diferentes. O Cr(III) é considerado um elemento traço essencial para os seres humanos, enquanto que o Cr(VI) é tóxico e cancerígeno. No meio ambiente, especialmente em compartimentos aquáticos, a forma hexavalente do cromo é a mais biodisponível, uma vez que o cromo trivalente facilmente forma complexos com substâncias húmicas e material particulado. Dessa forma, é importante realizar o monitoramento ambiental para que haja uma diferenciação e controle das espécies de cromo. Uma maneira de realizar isso é através de análises de especiação química com dispositivos DGT, os quais se baseiam na difusão de elementos através de uma camada difusiva e acumulação em uma fase ligante. Por isso, neste trabalho foram desenvolvidos materiais sorventes capazes de interagirem com as espécies de cromo e que possam ser aplicados nos dispositivos DGT como fase ligante alternativa de baixo custo e sustentável. Como materiais precursores foram utilizados o hidrogel de agarose e o biochar da casca de pinhão, semente da Araucaria angustifolia. Os materiais obtidos foram caracterizados por técnicas como FTIR, MEV, potencial Zeta e área superficial BET e BJH. Para os ensaios de sorção com as espécies de Cr, o biochar da casca de pinhão foi imobilizado no hidrogel de agarose, o qual foi chamado de compósito. Os experimentos foram conduzidos com variação da proporção de biochar no compósito, diferentes concentrações iniciais de Cr(III) e (VI), variação do pH e do tempo de contato. Os melhores resultados em pH=7 foram obtidos utilizando o compósito com a menor proporção de biochar (CP2), em menores tempos de sorção (3h) para concentrações de Cr menores (7 g L-1 ), com 83% e 40% de sorção para Cr(III) e (VI), respectivamente. No caso da maior concentração de Cr (40 a 70 g L-1 ) foi necessário um maior tempo de sorção (24h), para que fossem obtidas as melhores porcentagens de sorção. Por meio de espectros de FTIR obtidos pós sorção com Cr, foram observadas modificações, como o surgimento de bandas na região de 668 a 966 cm-1, atribuídas às vibrações assimétricas de Cr-O-Cr. Após a construção do Planejamento Fatorial 23 , as melhores condições de ensaio foram fixadas (CP2, menor concentração de Cr e menor tempo de sorção) para avaliar a variação do pH, e as maiores porcentagens de sorção foram obtidas em pH=3, sendo 86% para Cr(III) e 61% para Cr(VI). Para remover o Cr sorvido do material, foi realizada a dessorção com HNO3 1 mol L-1 . Foram necessárias duas etapas para extrair o Cr(VI) sorvido no material, enquanto que para Cr(III) apenas uma etapa de dessorção foi suficiente. Os resultados obtidos nos processos de sorção e dessorção de cromo indicam que o mecanismo de interação majoritário é por meio da formação de complexos de Cr com os grupos funcionais presentes na superfície dos materiais. Além disso, o material desenvolvido pode ser usado no dispositivo DGT como fase ligante alternativa na especiação química de cromo.