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Tipo: Dissertação
Título: Uso de fonte renovável para o desenvolvimento de nanocompósitos argila aniônica/carvão hidrotérmico e sua aplicação como adsorventes multifuncionais
Autor(es): Albano, Roberta Laiz Bezerra Santos
Orientador: Ferreira, Odair Pastor
Palavras-chave: Hidróxido duplo lamelar;Celulose;Carbonização hidrotérmica
Data do documento: 2017
Citação: ALBANO, Roberta Laiz Bezerra Santos. Uso de fonte renovável para o desenvolvimento de nanocompósitos argila aniônica/carvão hidrotérmico e sua aplicação como adsorventes multifuncionais. 2017. 99 f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia de Recuros Naturais) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017.
Resumo: Esta Dissertação buscou desenvolver materiais multifuncionais - nanocompósito -, envolvendo argilas aniônicas e carvão hidrotérmico, produzidos via carbonização hidrotérmica (HTC) da celulose na presença da argila, visando seu emprego na adsorção de espécies químicas catiônicas e aniônicas. A HTC apresenta-se como metodologia promissora para agregar valor à resíduos de biomassa/biomoléculas, sendo a biomassa uma fonte de matéria-prima renovável e abundante para a produção de materiais carbonáceos de forma sustentável. Dois sistemas de nanocompósitos foram preparados: i) argila aniônica constituída de Mg, Al, sulfato e carvão hidrotérmico e ii) argila aniônica constituída de Mg, Al, carbonato e carvão hidrotérmico. Para cada sistema preparado, foram utilizadas duas temperaturas (230 e 250 ºC) e dois tempos de reação (4 e 24h). Estes materiais foram caracterizados quanto suas propriedades composicionais, térmicas, estruturais, texturais e morfológicas. Ensaios prévios de adsorção com corantes aniônico (Azul Reativo 19) e catiônico (Azul de Metileno) foram realizados com os sistemas preparados. Estes resultados indicaram que o nanocompósito de Mg, Al, sulfato e carvão hidrotérmico preparados a 230 ºC por 4h apresentou os resultados mais promissores quanto a interação com os corantes aniônicos e catiônicos. Assim tal amostra foi utilizada para estudos subsequentes de adsorção. As curvas de cinética mostraram tempo de equilíbrio de 480 min para ambos os corantes. As isotermas mostraram a capacidade máxima de remoção de corantes pelo material de aproximadamente 121,4 mg/g de azul reativo 19 e 24,3 mg/g de azul de metileno. Portanto, o nanocompósito produzido possui multifuncionalidade, sendo caracterizado pela sua capacidade de adsorção de espécies químicas carregadas negativamente e positivamente, podendo ser aplicados como novo adsorvente em remediação ambiental.
Abstract: This works attempts to develop multifunctional materials – nanocomposites –, involving anionic-clays and hydrochar. It was synthesized using hydrothermal carbonization (HTC) of cellulose in the presence of the clay, aiming to use it as an adsorbent for cationic and anionic chemical substances. HTC is promising in the aspect of adding value to waste (biomass/biomolecules), with biomass being a renewable raw material source and abundant for the sustainable production of carbonaceous materials. Two nanocomposite systems were prepared: i) anionic clay made of Mg, Al, sulfate and hydrochar and ii) anionic clay made of Mg, Al, carbonate and hydrochar. For each system, two temperatures (230 and 250 ºC) and two reaction times (4 and 24h) were used. These materials were characterized for its compositional, thermal, structural, textural and morphological properties. Previous adsorption tests using anionic (Reactive blue 19) and cationic (Methylene blue) dyes were performed with the prepared systems. These results indicated that nanocomposite HDLSO4 (230oC e 4h) presented the most promising results regarding the interaction with the anionic and cationic dyes. Therefore, this sample was chosen for additional adsorption experiments. The kinetic curves showed equilibrium time of 480 min for both dyes. The isotherms showed that the maximum capacity of dye removal was, approximately, 121,4 mg/g of Reactive blue 19 and 24,3 mg/g of methylene blue. Thus, the anionic clay/hydrochar nanocomposite presents multifunctionality through adsorption of positively and negatively charged chemical species. The nanocomposite could be applied as a new adsorbent in environmental remediation.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/71282
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