Desenvolvimento de nanocompósitos MIL-100(Fe)@GO e MIL-100 (Fe)@rGO para a remoção de glifosato de águas contaminadas
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/41972 |
Resumo: | Sabe-se que o crescimento da demanda mundial por alimentos tem impulsionado a atividade agrícola e, consequentemente, o uso de agrotóxicos em larga escala, o que tende a aumentar os riscos de contaminação ambiental. O glifosato, por exemplo, é um pesticida organofosforado que tem sido extensivamente usado em várias culturas no Brasil e em outras partes do mundo, deixando quantidades significativas de resíduos na água e nos alimentos. Neste contexto, o desenvolvimento de tecnologias que sejam efetivas na remoção de pesticidas organofosforados se torna de grande importância. Destaca-se, portanto, a adsorção como um dos processos mais promissores para o tratamento de águas e efluentes, pois combina baixo custo e alta eficiência. Assim, nanocompósitos formados por redes metalorgânicas (MOF’s) e derivados do grafeno, tais como o óxido de grafeno (GO) e o óxido de grafeno reduzido (rGO), foram preparados para serem utilizados como adsorventes, visto que, nanocompósitos tipo MOF@GO ou MOF@rGO podem combinar de forma sinérgica as propriedades de adsorção de ambos os componentes. Na primeira etapa do trabalho, foram obtidos os derivados de grafeno, GO através do método de Hummers modificado, e o rGO a partir da redução química utilizando o Ácido Ascórbico (L-AA) em um meio alcalino. Os nanocompósitos MIL-100(Fe)@GO e MIL-100(Fe)@rGO foram obtidos através do método solvotérmico empregando N,N-dimetilformamida (DMF) como solvente. Na segunda etapa, os materiais sintetizados foram caracterizados via Difratometria de Raios-X (DRX), Espectroscopia de absorção na região do Infravermelho (IV), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Análise Termogravimétrica (TGA) e Espectroscopia Raman. Na terceira etapa, foram realizados os ensaios de adsorção do glifosato, sendo sua concentração monitorada via Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de Fósforo (RMN 31P). Os espectros de Raman confirmaram a obtenção do GO e do rGO, os quais tiveram seus números médios de camadas estimados a partir do alargamento dos picos de difração referentes ao plano basal e da equação de Scherrer. As amostras de GO e rGO apresentaram valores médios de cinco e duas camadas, respectivamente. Dados de DRX também confirmaram a cristalização das MOFs nos compósitos. Os picos de difração observados estão em bom acordo com os picos do padrão teórico calculado para a MOF MIL100(Fe). As imagens de MEV dos nanocompósitos sugerem a formação de cristais de MOF ancorados aleatoriamente e dispersos na superfície das folhas de GO e rGO. Dados de termogravimetria, por sua vez, sugerem que ambos os nanocompósitos possuem três eventos de perda de massa, porém o sistema MIL-100(Fe)@rGO, apresentou-se mais estável. Para o ensaio de adsorção, foram realizados estudos de otimização para obtenção dos espectros de RMN de 31P, de natureza quantitativa, utilizando-se como padrão interno uma solução de Pirofosfato de Sódio (Na4P2O7). Com isso, determinou-se os tempos de relaxação longitudinal (T1) do glifosato e Pirofosfato de Sódio para elaboração da sequência de pulso a ser utilizada durante o monitoramento do processo adsortivo. Ensaios preliminares foram feitos com os materiais sintetizados, entretanto, testes adicionais devem ser realizados para determinação da capacidade adsortiva destes frente ao glifosato. |
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O glifosato, por exemplo, é um pesticida organofosforado que tem sido extensivamente usado em várias culturas no Brasil e em outras partes do mundo, deixando quantidades significativas de resíduos na água e nos alimentos. Neste contexto, o desenvolvimento de tecnologias que sejam efetivas na remoção de pesticidas organofosforados se torna de grande importância. Destaca-se, portanto, a adsorção como um dos processos mais promissores para o tratamento de águas e efluentes, pois combina baixo custo e alta eficiência. Assim, nanocompósitos formados por redes metalorgânicas (MOF’s) e derivados do grafeno, tais como o óxido de grafeno (GO) e o óxido de grafeno reduzido (rGO), foram preparados para serem utilizados como adsorventes, visto que, nanocompósitos tipo MOF@GO ou MOF@rGO podem combinar de forma sinérgica as propriedades de adsorção de ambos os componentes. Na primeira etapa do trabalho, foram obtidos os derivados de grafeno, GO através do método de Hummers modificado, e o rGO a partir da redução química utilizando o Ácido Ascórbico (L-AA) em um meio alcalino. Os nanocompósitos MIL-100(Fe)@GO e MIL-100(Fe)@rGO foram obtidos através do método solvotérmico empregando N,N-dimetilformamida (DMF) como solvente. Na segunda etapa, os materiais sintetizados foram caracterizados via Difratometria de Raios-X (DRX), Espectroscopia de absorção na região do Infravermelho (IV), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Análise Termogravimétrica (TGA) e Espectroscopia Raman. Na terceira etapa, foram realizados os ensaios de adsorção do glifosato, sendo sua concentração monitorada via Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de Fósforo (RMN 31P). Os espectros de Raman confirmaram a obtenção do GO e do rGO, os quais tiveram seus números médios de camadas estimados a partir do alargamento dos picos de difração referentes ao plano basal e da equação de Scherrer. As amostras de GO e rGO apresentaram valores médios de cinco e duas camadas, respectivamente. Dados de DRX também confirmaram a cristalização das MOFs nos compósitos. Os picos de difração observados estão em bom acordo com os picos do padrão teórico calculado para a MOF MIL100(Fe). As imagens de MEV dos nanocompósitos sugerem a formação de cristais de MOF ancorados aleatoriamente e dispersos na superfície das folhas de GO e rGO. Dados de termogravimetria, por sua vez, sugerem que ambos os nanocompósitos possuem três eventos de perda de massa, porém o sistema MIL-100(Fe)@rGO, apresentou-se mais estável. 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Glyphosate, for example, is an organophosphate pesticide that has been used extensively in various cultures in Brazil and other parts of the world, leaving significant amounts of waste in water and food. In this context, the development of technologies that are effective in removing organophosphate pesticides is of great importance. Therefore, adsorption stands out as one of the most promising processes for the treatment of water and effluents, as it combines low cost and high efficiency. Thus, nanocomposites formed by metallorganic networks (MOF's) and derivatives of graphene, such as graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO), were prepared to be used as adsorbents, since MOF @ GO nanocomposites or MOF @ rGO can synergistically combine the adsorption properties of both components. In the first stage of the work, graphene derivatives, GO were obtained through the modified Hummers method, and rGO from chemical reduction using Ascorbic Acid (L-AA) in an alkaline medium. The nanocomposites MIL-100(Fe)@GO and MIL-100(Fe)@rGO were obtained using the solvothermal method using N, N-dimethylformamide (DMF) as a solvent. In the second stage, the synthesized materials were characterized by X-ray diffractometry (XRD), Infrared (IV) absorption spectroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetric Analysis (TGA) and Raman Spectroscopy. In the third stage, the glyphosate adsorption tests were carried out, and its concentration was monitored via Phosphorus Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (31P NMR). Raman's spectra confirmed the obtainment of GO and rGO, which had their average number of layers estimated from the widening of the diffraction peaks referring to the basal plane and the Scherrer equation. The GO and rGO samples showed mean values of five and two layers, respectively. XRD data also confirmed the crystallization of MOFs in composites. The diffraction peaks observed are in good agreement with the peaks of the theoretical standard calculated for the MOF MIL-100(Fe). The SEM images of the nanocomposites suggest the formation of MOF crystals anchored randomly and dispersed on the surface of the GO and rGO leaves. Thermogravimetry data, in turn, suggest that both nanocomposites have three mass loss events, however the MIL-100(Fe)@rGO system was more stable. For the adsorption test, optimization studies were carried out to obtain the 31P NMR spectra, of quantitative nature, using a solution of Sodium Pyrophosphate (Na4P2O7) as an internal standard. Thus, the longitudinal relaxation times (T1) of glyphosate and sodium pyrophosphate were determined for the elaboration of the pulse sequence to be used during the monitoring of the adsorptive process. Preliminary tests were carried out with the synthesized materials, however, additional tests must be carried out to determine their adsorptive capacity against glyphosate.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Ciencia de MateriaisUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/embargoedAccessMateriais não metálicosNanocompósitosDesenvolvimento de nanocompósitos MIL-100(Fe)@GO e MIL-100 (Fe)@rGO para a remoção de glifosato de águas contaminadasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPELICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81908https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/41972/3/license.txtc59d330e2c454f71974f5866a0e8a96aMD53CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/41972/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52ORIGINALDISSERTAÇÃO Welly Evilly da Silva Vieira.pdfDISSERTAÇÃO Welly Evilly da Silva Vieira.pdfapplication/pdf5957622https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/41972/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Welly%20Evilly%20da%20Silva%20Vieira.pdf3d42379d6492b519a76c6749cf393e9fMD51TEXTDISSERTAÇÃO Welly Evilly da Silva Vieira.pdf.txtDISSERTAÇÃO Welly Evilly da Silva Vieira.pdf.txtExtracted texttext/plain216264https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/41972/4/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Welly%20Evilly%20da%20Silva%20Vieira.pdf.txt3255a09766091d21f8660e3811e8140fMD54THUMBNAILDISSERTAÇÃO Welly Evilly da Silva Vieira.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Welly Evilly da Silva Vieira.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1219https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/41972/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Welly%20Evilly%20da%20Silva%20Vieira.pdf.jpg188ac1cdbcb0e952613022f27e690e9cMD55123456789/419722021-12-07 02:08:32.464oai:repositorio.ufpe.br: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ório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpe.br/oai/requestattena@ufpe.bropendoar:22212021-12-07T05:08:32Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)false |
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Sabe-se que o crescimento da demanda mundial por alimentos tem impulsionado a atividade agrícola e, consequentemente, o uso de agrotóxicos em larga escala, o que tende a aumentar os riscos de contaminação ambiental. O glifosato, por exemplo, é um pesticida organofosforado que tem sido extensivamente usado em várias culturas no Brasil e em outras partes do mundo, deixando quantidades significativas de resíduos na água e nos alimentos. Neste contexto, o desenvolvimento de tecnologias que sejam efetivas na remoção de pesticidas organofosforados se torna de grande importância. Destaca-se, portanto, a adsorção como um dos processos mais promissores para o tratamento de águas e efluentes, pois combina baixo custo e alta eficiência. Assim, nanocompósitos formados por redes metalorgânicas (MOF’s) e derivados do grafeno, tais como o óxido de grafeno (GO) e o óxido de grafeno reduzido (rGO), foram preparados para serem utilizados como adsorventes, visto que, nanocompósitos tipo MOF@GO ou MOF@rGO podem combinar de forma sinérgica as propriedades de adsorção de ambos os componentes. Na primeira etapa do trabalho, foram obtidos os derivados de grafeno, GO através do método de Hummers modificado, e o rGO a partir da redução química utilizando o Ácido Ascórbico (L-AA) em um meio alcalino. Os nanocompósitos MIL-100(Fe)@GO e MIL-100(Fe)@rGO foram obtidos através do método solvotérmico empregando N,N-dimetilformamida (DMF) como solvente. Na segunda etapa, os materiais sintetizados foram caracterizados via Difratometria de Raios-X (DRX), Espectroscopia de absorção na região do Infravermelho (IV), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Análise Termogravimétrica (TGA) e Espectroscopia Raman. Na terceira etapa, foram realizados os ensaios de adsorção do glifosato, sendo sua concentração monitorada via Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de Fósforo (RMN 31P). Os espectros de Raman confirmaram a obtenção do GO e do rGO, os quais tiveram seus números médios de camadas estimados a partir do alargamento dos picos de difração referentes ao plano basal e da equação de Scherrer. As amostras de GO e rGO apresentaram valores médios de cinco e duas camadas, respectivamente. Dados de DRX também confirmaram a cristalização das MOFs nos compósitos. Os picos de difração observados estão em bom acordo com os picos do padrão teórico calculado para a MOF MIL100(Fe). As imagens de MEV dos nanocompósitos sugerem a formação de cristais de MOF ancorados aleatoriamente e dispersos na superfície das folhas de GO e rGO. Dados de termogravimetria, por sua vez, sugerem que ambos os nanocompósitos possuem três eventos de perda de massa, porém o sistema MIL-100(Fe)@rGO, apresentou-se mais estável. Para o ensaio de adsorção, foram realizados estudos de otimização para obtenção dos espectros de RMN de 31P, de natureza quantitativa, utilizando-se como padrão interno uma solução de Pirofosfato de Sódio (Na4P2O7). Com isso, determinou-se os tempos de relaxação longitudinal (T1) do glifosato e Pirofosfato de Sódio para elaboração da sequência de pulso a ser utilizada durante o monitoramento do processo adsortivo. Ensaios preliminares foram feitos com os materiais sintetizados, entretanto, testes adicionais devem ser realizados para determinação da capacidade adsortiva destes frente ao glifosato. |
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