Estudo teórico da adsorção dos íons metálicos Cr3+, Cu2+, Cd2+ nas matrizes de celulose e seus derivados

• Autor(a) principal: Reis, Davi Teixeira
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFT
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11612/1260
• topic: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS; Biopolímero; Metais tóxicos; Adsorção; DFT; QTAIM; FMOs; Biopolymer; Toxic metals; Adsorption

Um dos biopolímeros mais abundantes na natureza é a celulose que, por sua vez, é aproveitada na indústria de diversas maneiras distintas. Este polímero pode ser obtido através de plantas ou por meio de bactérias, sendo a Acetobacter xilinum a mais conhecida. Uma aplicação importante para a celulose e seus derivados que vem sendo elucidada nos dias atuais é a sua utilização em processos adsortivos, como na recuperação de águas residuárias carregadas de metais tóxicos. O presente trabalho buscou estudar o potencial de adsorção da celulose e alguns derivados deste polímero, Acetato de Celulose, Carboximetilcelulose e Xantato de Celulose frente aos cátions metálicos Cu2+, Cd2+ e Cr3+. Para isto foi realizado um estudo teórico de adsorção dos íons nas matrizes destes polímeros, com o intuito de compreender os efeitos estereoeletrônicos e toda energia envolvida nos processos adsorção. As estruturas dos polímeros e a interação foram otimizadas para seu mínimo de energia utilizando a teoria do funcional de densidade (DFT). Após a otimização das estruturas em seus mínimos de energia, foram realizadas as seguintes análises: Mapa de Potencial Eletrostático (MEP), Índices de Reatividade, Orbitais Moleculares de Fronteira (FMO), parâmetros estruturais, energia de interação e análise de QTAIM. Os estudos de MPEs, FMOs e índices de reatividade demonstraram que é possível predizer o local de interação. Análises estruturais provaram que as interações ocorrem. As energias de interação calculadas demonstraram que todos os íons interagem efetivamente com as matrizes de adsorção e entre eles o íon Cr3+ foi o que interagiu mais efetivamente. Dentre os polímeros o Xantato de Celulose mostrou ser uma das melhores matrizes de interação por apresentando dois sítios de interação juntamente com Celulose que apresentou menores distâncias de interações e energias próximas das energias do Xantato de Celulose. Por fim, as análises da QTAIM permitiu caracterizar a natureza da interação, na qual a maioria das interações apresentaram caráter parcialmente covalentes (e algumas interações foram classificadas como do tipo eletrostático.