Hidrogéis de poliacrilamida e nanomateriais de carbono funcionalizados para adsorção de corantes catiônicos

• Autor(a) principal: Tiago Gonzaga de Oliveira e Silveira
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/48654
• topic: Remoção de corantes; Adsorção; Hidrogéis; Verde malaquita; Nanomateriais de carbono; Dye removal; Adsorption; Hydrogels; Malachite green; Carbon nanomaterials; Físico-química; Águas residuais; Purificação; Remoção de cor; Corantes; Poliacrilamida; Polimerização; Nanotecnologia; Adsorção; Compostos de carbono; Grafeno; Nanotubos de carbono; Microscopia eletrônica de varredura

O amplo uso dos corantes sintéticos nas indústrias de tecidos promove um grande descarte de material não utilizado em rios e efluentes. Além disso, muitos dos corantes apresentam alto grau de toxicidade, fazendo com que a fauna e a flora, não só do meio aquático, sejam amplamente prejudicadas. Hidrogéis de poliacrilamida (PA) aditivados com baixa quantidade de nanomateriais de carbono (NMC) oxigenados e aminados foram desenvolvidos como materiais adsorventes para remoção de corantes em efluentes. Os NMC foram incorporados em três diferentes concentrações, 0,10, 0,25 e 0,50%, durante a polimerização in situ da PA. Os nanomateriais foram caracterizados por meio de análise elementar, termogravimetria, microscopia eletrônica de transmissão e potencial Zeta. Os hidrogéis foram caracterizados por meio de espectroscopia na região do infravermelho, termogravimetria e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Através do MEV foi possível observar mudança na microestrutura dos hidrogéis, com a incorporação dos NMC, como mudanças no aspecto poroso e diminuição do diâmetro médio dos poros. Medidas de potencial Zeta dos sistemas contendo hidrogel e da solução de corante também foram feitas. Estudos de intumescimento e capacidade de adsorção foram feitos a fim de avaliar a influência dos nanomateriais nessas propriedades. Os hidrogéis contendo NMC demonstraram grande potencial de adsorção do corante verde malaquita (VM), mas não foram eficientes para a adsorção dos corantes azul de metileno e rhodamina 6G. O hidrogel contendo 0,25% de óxido de grafeno (GO) apresentou um aumento de 1500% na capacidade de adsorção do VM em relação ao hidrogel de referência, contendo PA pura. Mesmo com o VM sendo um corante catiônico, um hidrogel contendo grafeno aminados, que apresentou um potencial Zeta positivo, obteve ganhos semelhantes. Os hidrogéis contendo nanotubos de carbono (NTC) obtiveram aumentos de até 400% na capacidade de adsorção em relação a referência. Os NTC, que são unidimensionais, apresentam grau de funcionalização 3 a 4 vezes menor que os grafenos, que são bidimensionais. Esses resultados permitiram concluir que o grau de funcionalização e a dimensionalidade dos NMC são fatores dominantes na propriedade de adsorção do VM. Estudos cinéticos mostraram que a adsorção desses hidrogéis se ajusta ao modelo cinético de pseudo-segunda ordem e possibilitaram discussões complementares sobre a natureza dos efeitos físico-químicos no processo de adsorção do VM.