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Tipo: Tese
Título: Síntese de hidrogéis de poliacrilamida e quitosana por rota tradicional e assistida por micro-ondas para remoção do corante aniônico Acid Blue 113
Título em inglês: Synthesis of polyacrylamide and chitosan hydrogels by traditional and microwave-assisted route for removal of the anionic dye Acid Blue 113
Autor(es): Silva, Rodrigo Costa da
Orientador: Feitosa, Judith Pessoa de Andrade
Palavras-chave: Hidrogel;Micro-ondas;Quitosana;Adsorção;Acid Blue 113
Data do documento: 2020
Citação: SILVA, Rodrigo Costa da. Síntese de hidrogéis de poliacrilamida e quitosana por rota tradicional e assistida por micro-ondas para remoção do corante aniônico Acid Blue 113. 2020. 100 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020.
Resumo: A remoção de corantes sintéticos de efluentes industriais é de crucial importância para o meio ambiente. O processo de adsorção para a remoção de corantes é vantajoso pelo fato de ser prático, ter baixo custo e ser bastante eficiente. Neste trabalho, hidrogéis de quitosana (Ch) com poliacrilamida e o reticulante N,N’-metilenobisacrilamida (MBA) foram sintetizados por métodos convencionais e assistidos por micro-ondas (MO) para a adsorção do corante Acid Blue 113 (AB 113). Estudou-se o efeito da concentração da quitosana, do reticulante MBA, do reagente N,N,N’,N’-tetrametiletilenodiamino (TEMED) e do tempo de síntese no micro-ondas, na eficiência de remoção do AB 113 e na capacidade de intumescimento em água. Os hidrogéis foram caracterizados por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), análise elementar, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia confocal de fluorescência. Os efeitos do pH da solução inicial, dosagem de adsorvente, temperatura, tempo de contato, concentração do surfactante SDS, concentração de corante e força iônica foram explorados na remoção do corante. O tempo de reação via MO é bem inferior e o rendimento da reação é maior que a síntese pelo método convencional. O grau de intumescimento em água é influenciado pela presença da quitosana, rota sintética e tempo de MO. A eficiência de remoção do AB 113 mostrou-se dependente do teor de quitosana, reticulante e do tempo de síntese no MO. Para continuidade dos experimentos foram escolhidos os hidrogéis PAMCh2.5M6x (método convencional) e os hidrogéis sintetizados via MO: PAMCh2.5M6xT-120 (com TEMED) e PAMCh2.5M6xST-120 (sem TEMED). Os espectros de FTIR não mostraram diferenças entre os hidrogéis, porém as imagens de MEV mostraram diferenças nas superfícies dos materiais. A análise por microscopia confocal mostrou que a quitosana é bem distribuída na estrutura do hidrogel. Os hidrogéis adsorveram cerca de 98% do corante a partir de soluções aquosas, mas os hidrogéis via MO apresentaram maior capacidade de adsorção e menor sensibilidade ao pH do que o convencional. A adsorção segue o modelo cinético de pseudo-segunda ordem, e o comportamento de adsorção foi de acordo com o modelo de isoterma de Langmuir para o hidrogel PAMCh2.5M6x e os hidrogéis PAMCh2.5M6xT-120 e PAMCh2.5M6xST-120 seguiram o modelo de Freundlich. Para o PAMCh2.5M6x a eficiência de remoção aumentou com a força iônica, os parâmetros termodinâmicos mostram um processo espontâneo e endotérmico, sendo que o hidrogel mostrou-se promissor para o uso em coluna de adsorção. Os resultados mostram que os hidrogéis são promissores para adsorção do corante AB 113 a partir de soluções aquosas.
Abstract: The removal of synthetic dyes from industrial effluents is of crucial importance to the environment. The adsorption process for dye removal is practical, low cost and very efficient. In this work, hydrogels of chitosan (Ch) with polyacrylamide and the cross-linker N,N'-methylenebisacrylamide (MBA) were synthesized by conventional and microwave-assisted (MW) methods for the adsorption of Acid Blue 113 dye (AB 113). It was analyzed the effect of concentration of chitosan, MBA crosslinker, N,N,N’,N'-tetramethylethylenediamine reagent (TEMED) and the time of microwave synthesis, in the removal efficiency of AB 113 and the capacity of swelling in water. The hydrogels were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), elemental analysis, scanning electron microscopy (SEM) and Fluorescence confocal microscopy. The effects of the initial solution pH, adsorbent dosage, temperature, contact time, SDS surfactant concentration, dye concentration and ionic strength were explored in dye removal. The reaction time via MW is much lower and the reaction yield is greater than via conventional method synthesis. The degree of swelling in water is influenced by the presence of chitosan, synthetic route and MW time. The removal efficiency of AB 113 was shown to be dependent on chitosan content, crosslinker and time of synthesis in MW. For the continuity of the experiments, the hydrogels PAMCh2.5M6x (conventional method) and the hydrogels synthesized via MW: PAMCh2.5M6xT-120 (with TEMED) and PAMCh2.5M6xST-120 (without TEMED) were chosen. The FTIR spectra did not show differences between the hydrogels, but the SEM images showed differences in the surfaces of the materials. Analysis by confocal microscopy showed that chitosan is well distributed in the hydrogel structure. Hydrogels adsorbed about 98% of the dye from aqueous solutions, but hydrogels via MW showed greater adsorption capacity and less sensitivity to pH than via conventional method. The adsorption follows the kinetic model of pseudo-second order, the adsorption behavior of PAMCh2.5M6x hydrogel was according to the Langmuir isotherm model, and the PAMCh2.5M6xT-120 and PAMCh2.5M6xST-120 hydrogels followed the Freundlich model. For PAMCh2.5M6x the removal efficiency increased with the ionic strength, the thermodynamic parameters show a spontaneous and endothermic process, and the hydrogel proved to be promising for use in the adsorption column. The results show that the hydrogels are promising for adsorption of the dye AB 113 from aqueous solutions.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/70812
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