Síntese e caracterização de um novo adsorvente a base de sílica-epóxi-quitosana para remoção de Hg(II) em meio aquoso

In this study, we evaluated the interaction of the divalent metal ion, Hg (II), with a new adsorbent material formed from three polymers, silica, epoxy resin and chitosan. This material was characterized by CHN elemental analysis, vibrational spectroscopy in the infrared, Raman spectroscopy, nuclear...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2012
Main Author: Andrade Júnior, Marcos Antonio Santana lattes
Orientador/a: Cestari, Antônio Reinaldo
Format: Dissertação
Language:por
Published: Universidade Federal de Sergipe
Programa: Pós-Graduação em Química
Assuntos em Português:
Assuntos em Inglês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:https://ri.ufs.br/handle/riufs/6136
Resumo Português:Neste trabalho, avaliou-se o processo de interação do íon metálico divalente, Hg(II), com um novo material adsorvente formado a partir de três polímeros, a sílica, resina epóxi e a quitosana. Este material foi caracterizado por análise elementar CHN, espectroscopia vibracional na região do infravermelho, espectroscopia Raman, ressonância magnética nuclear, análise termogravimétrica, reflectância difusa na região do UV/Vis. As técnicas de caracterização confirmam a formação do híbrido entre os três polímeros e que as ligações se dão a partir da abertura dos anéis epóxi da resina pelos grupos amino da aminopropilsílica e da quitosana. As técnicas de espectroscopia vibracional auxiliaram na elucidação de supostos modos de interação entre o Hg(II) e as aminas primárias e secundárias e os grupos funcionais oxigenados presentes no material. O material apresenta pHpcz = 7,62. Os experimentos de adsorção foram realizados utilizando-se a dosagem de 10 g L-1. O pH ótimo para remoção de Hg(II) é igual a 8,0 com um percentual de remoção de Hg(II) igual a 98%. Os estudos cinéticos de adsorção de Hg(II) em Sil-BPF-Chit foram realizados nas concentrações iniciais de Hg(II) de 3,3x10-5, 6,2x10-4, 1,5x10-3, 4,72x10-3, 6,76x10-3 e 1,66x10-2 mol.L-1 nas temperaturas de 30, 35 40 e 45 °C, com tempos de equilíbrio entre 50 e 120 min. O modelo cinético de fracionário foi o que melhor se ajustou os dados experimentais, onde kf aumentou com o aumento da temperatura e nf comportouse de maneira diversificada. . Através das análises calorimétricas podem-se obter as energias de adsorção e a entalpias dos processos de interação. O modelo cinético fracionário também se ajustou as isotermas cinéticas de liberação de energia. A relação entre kf versus a C0 possibilitou revelou as constante cinéticas de adsorção e dessorção permitindo o cálculo da constante de equilíbrio para as temperaturas de 30 e 45 °C. Os valores de ΔG < 0, ΔH < 0e ΔS > 0, obtidos para o processo de interação de Hg(II) no adsorvente, definem que o processo é exergônico, exotérmico e espontâneo. A espontaneidade do processo de adsorção sugere que o novo material é promissor para a remoção de Hg (II) em soluções aquosas.
Resumo inglês:In this study, we evaluated the interaction of the divalent metal ion, Hg (II), with a new adsorbent material formed from three polymers, silica, epoxy resin and chitosan. This material was characterized by CHN elemental analysis, vibrational spectroscopy in the infrared, Raman spectroscopy, nuclear magnetic resonance, thermogravimetric analysis, diffuse reflectance in the UV / Vis. The characterization techniques confirm the formation of hybrid between the three polymers which give the connections from ring opening of the epoxy resin with amino groups by aminopropylated and chitosan. The vibrational spectroscopy helped to elucidate supposed modes of interaction between the Hg (II) and the primary and secondary amines and the oxygen functional groups present in the material. The material has pHpcz = 7.62. The adsorption experiments were carried out using a dosage of 10 g.L-1. The optimum pH for the removal of Hg (II) is equal to 8.0 with a percentage removal of Hg (II) equal to 98%. Kinetic studies of adsorption of Hg (II)- GMP-Sil Chit were performed at initial concentrations of Hg (II) of 3,3x10-5, 6,2x10-4, 1,5x10-3, 4,72x10-3, 6,76x10-3 e 1,66x10-2 mol.L-1 at temperatures of 30, 35, 40 and 45 ° C with equilibrium between 50 and 120 min. The fractional kinetic model was the best fit the experimental data, where kf increased with increasing temperature and nf behaved in a diversified way. Chemical analysis of heat can be obtained adsorption energies and enthalpies of interaction processes. The fractional kinetic model also fit the kinetic isotherms of energy release. The relationship between kf versus C0 enabled revealed the kinetic constant of adsorption and desorption allowing the calculation of the equilibrium constant for the temperatures of 30 and 45 ° C. The values of ΔG < 0, ΔH < 0e ΔS > 0, obtained for the interaction of Hg (II) adsorbent, defined as the process is exergonic, exothermic and spontaneous. The spontaneity of the adsorption process suggests that the new material is promising for the removal of Hg (II) in aqueous solutions.