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Title in Portuguese: Uso de hidrogéis compósitos à base de acrilamida, acrilato e bentonita para remoção do corante catiônico azul de metileno
Title: Use of hidrogel composites based on acrylamide, acrylate and bentonite for removal of the cationic dye methylene blue
Author: Queirós, Marcos Vinícius Aquino
Advisor(s): Feitosa, Judith Pessoa de Andrade
Keywords: Hidrogel
Acrilamida
Acrilato
Bentonita
Issue Date: 2018
Citation: QUEIRÓS, M. V. A. (2018)
Abstract in Portuguese: O desenvolvimento da química dos corantes sintéticos provocou problemas ambientais em relação ao descarte de efluentes industriais nos corpos hídricos. Este descarte afeta diretamente a vida aquática, podendo chegar a ser um problema também para a população local. Dentre as possíveis alternativas que se tem estudado, a adsorção tem se mostrado uma opção interessante por sua simplicidade e eficiência. Muitos materiais têm sido avaliados como adsorventes. Os hidrogéis podem ser uma opção devido a sua capacidade de interagir com substâncias dissolvidas sem se dissolverem. Suas propriedades podem ser melhoradas pela adição de argilas, formando materiais compósitos. A bentonita, assim como outras argilas, pode reter corantes através de troca catiônica. O presente trabalho propõe a síntese de um compósito formado por poli(acrilamida-co-acrilato de sódio) com bentonita e avaliação de sua eficiência de remoção do corante azul de metileno (AzMe), bem como o possível mecanismo envolvido nesse processo. Realizou-se um delineamento composto central (DCC) para estudar o efeito de cinco variáveis: teor de argila, dosagem de hidrogel, teor de reticulação, pH e temperatura. Os resultados mostraram que só o teor de argila e dosagem de hidrogel foram expressivas sobre a eficiência de remoção. Com estas duas variáveis, realizou-se um delineamento composto central rotacional (DCCR), o qual permitiu que a resposta fosse otimizada e conseguiu-se gerar um modelo altamente preditivo. O hidrogel na condição ótima, chamado de P(Am-NaAc)/Bent foi caracterizado juntamente com o copolímero P(Am-NaAc) e a bentonita. As técnicas utilizadas foram espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR), difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e adsorção/dessorção de N2. Todas essas técnicas evidenciaram uma possível interação entre a argila e o copolímero. O ponto de carga zero (pHPCZ) desses materiais também foi determinado e os resultados sugerem que o compósito possui características de superfície distintas da bentonita e do copolímero. Cinéticas e isotermas de adsorção também foram realizadas para avaliar o efeito do tempo e da concentração inicial de AzMe sobre a capacidade de adsorção e eficiência de remoção. Os resultados do trabalho apresentam um material promissor na adsorção do corante azul de metileno.
Abstract: The development of dye chemistry has allowed that environmental problems arise due to discharge of industrial effluents into bodies of water. This affects water organisms directly and it can even reach the local population. Many alternatives have been studied, one of which is adsorption. It has been shown interesting because of its simplicity and efficiency. A lot of materials have been evaluated as adsorbents. The hydrogels could be an option due to their capacity of interacting with dissolved substances. Their properties can be improved by adding clays, which gives rise the composites. Bentonite, alike other clays, can retain dyes through cation exchange. The present work proposes the synthesis of a copolymer made of poly(acrylamide-co-sodium acrylate) with bentonite and evaluate its efficiency of methylene blue (AzMe) removal as well as the likely mechanism involved on this process. A central composite design (DCC) was performed to study the effect of five variables: clay content, hydrogel dosage, cross-linking content, pH, and temperature. The results show that only clay content and hydrogel dosage were significant to removal efficiency. These two variables were taken to a rotational central composite design (DCCR), which allows that response was optimized. In addition, a more predictive model was achieved. The optimal hydrogel, named P(Am-NaAc)/Bent, was characterized with the copolymer P(Am-NaAc) and bentonite. The employed techniques were infrared absorption spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (DRX), scanning electron microscopy (MEV), and adsorption/desorption of N2. All these techniques show evidence of a possible interaction between the clay and the copolymer. The point zero charge (pHPCZ) of those materials was also determined, and the results suggest the surface features of the composite are different from bentonite and the copolymer. Adsorption kinetics and isotherms were also performed to evaluate the effect of time and initial concentration of AzMe onto adsorption capacity and removal efficiency. Therefore, the work presents a promising material to adsorb the methylene blue dye.
Description: QUEIRÓS, Marcos Vinícius Aquino. Uso de hidrogéis compósitos à base de acrilamida, acrilato e bentonita para remoção do corante catiônico azul de metileno. 2018. 77 f. Dissertação (Mestrado em Química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/29459
metadata.dc.type: Dissertação
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