Hidrogéis de poliacrilamida e nanomateriais de carbono funcionalizados para adsorção de corantes catiônicos
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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 |
Resumo: | 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. |
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Glaura Goulart Silvahttp://lattes.cnpq.br/0916630825277350Ana Paula de Carvalho TeixeiraGuilherme Dias Rodrigeshttps://lattes.cnpq.br/1494401754605855Tiago Gonzaga de Oliveira e Silveira2023-01-04T16:55:08Z2023-01-04T16:55:08Z2022-11-09http://hdl.handle.net/1843/48654O 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. 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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.The widespread use of synthetic dyes in the textile industry promotes a large amount of unused material being discarded in rivers and effluents. However, many of the dyes have a high degree of toxicity, causing the fauna and flora, not only in the aquatic environment, to be largely harmed. Polyacrylamide (PA) hydrogels added with low amounts of oxygenated and aminated carbon nanomaterials (NMC) were developed as adsorbent materials for removing dyes in effluents. NMC were incorporated in three different concentrations, 0.10, 0.25 and 0.50%, during the in-situ polymerization of PA. The nanomaterials were characterized by means of elemental analysis, thermogravimetry, transmission electron microscopy and Zeta potential. The hydrogels were characterized using infrared spectroscopy, thermogravimetry and scanning electron microscopy (SEM). However, only through SEM it was possible to observe changes in the microstructure of the hydrogels, with the incorporation of NMC, such as changes in the porous aspect and decrease in the average diameter of the pores. Zeta potential measurements of the systems containing hydrogel and the dye solution were also performed. Swelling and adsorption capacity studies were carried out in order to evaluate the influence of nanomaterials on these properties. The hydrogels containing CNM demonstrated a great potential of adsorption of malachite green (MG) dye, but they were not efficient for the adsorption of methylene blue and rhodamine 6G dyes. The hydrogel containing 0.25% of graphene oxide (GO) showed a 1500% increase in PA. Even with MG being a cationic dye, a hydrogel containing graphene amines, which showed a positive Zeta potential, obtained similar gains. Hydrogels containing carbon nanotubes (CNT) obtained increases up to 400% in adsorption capacity in relation to the reference. CNT, which are one-dimensional, present a degree of functionalization 3 to 4 times lower than graphene, which are two-dimensional. These results allowed to conclude that the degree of functionalization and dimensionality of the CNM are dominant factors in the adsorption property of MG. Kinetic studies showed that the adsorption of these hydrogels fits the pseudo-second order kinetic model and allowed further discussions on the nature of the physicochemical effects in the MG adsorption process.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUFMGBrasilICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICAFísico-químicaÁguas residuaisPurificaçãoRemoção de corCorantesPoliacrilamidaPolimerizaçãoNanotecnologiaAdsorçãoCompostos de carbonoGrafenoNanotubos de carbonoMicroscopia eletrônica de varreduraRemoção de corantesAdsorçãoHidrogéisVerde malaquitaNanomateriais de carbonoDye removalAdsorptionHydrogelsMalachite greenCarbon nanomaterialsHidrogéis de poliacrilamida e nanomateriais de carbono funcionalizados para adsorção de corantes catiônicosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALHidrogéis de poliacrilamida e nanomateriais de carbono funcionalizados para adsorção de corantes catiônicos.pdfHidrogéis de poliacrilamida e nanomateriais de carbono funcionalizados para adsorção de corantes catiônicos.pdfapplication/pdf3669519https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/48654/1/Hidrog%c3%a9is%20de%20poliacrilamida%20e%20nanomateriais%20de%20carbono%20funcionalizados%20para%20adsor%c3%a7%c3%a3o%20de%20corantes%20cati%c3%b4nicos.pdf1e8c1fe526cbde0351a6ba2ac32d18ecMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82118https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/48654/2/license.txtcda590c95a0b51b4d15f60c9642ca272MD521843/486542023-01-04 13:55:09.088oai:repositorio.ufmg.br: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ório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2023-01-04T16:55:09Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
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