Estudo comparativo entre polietileno de alta densidade, espuma de poliuretano e amberlite xad-2 na adsorção de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos

Polyciclic aromatic hydrocarbons (PAH) are compounds that present two or more condensed aromatic rings. These substances can be found in the environment, and its contamination could lead to health risks. For environmental and biological monitoring of PAH passive or active sampling could be used cont...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2018
Main Author: Silva Junior, Fabio Vieira da lattes
Orientador/a: Rosa, Marcelo Barcellos da lattes
Banca: Islabão, Gláucia Oliveira lattes, Belmonte, Giancarlo Zuchetto lattes, Villetti, Marcos Antonio lattes, Pizzutti, Ionara Regina lattes
Format: Tese
Language:por
Published: Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Ciências Naturais e Exatas
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Department: Química
Assuntos em Português:
Assuntos em Inglês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:http://repositorio.ufsm.br/handle/1/16545
Resumo Português:Hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HPA) são compostos que apresentam dois ou mais anéis aromáticos condensados. Essas substâncias podem ser encontradas no meio ambiente e sua contaminação pode levar a riscos à saúde. Para o monitoramento ambiental e biológico dos HPA, pode ser utilizada a amostragem passiva ou ativa constituída por um material adsorvente. Neste trabalho, polietileno de alta densidade (PEAD) e espuma de poliuretano (EPU) foram comparados com Amberlite XAD®-2 para adsorção de naftaleno (NAP), acenaftileno (ACY), acenafteno (ACE), fluoreno (FLN), fenantreno (PHE), antraceno (ANT) e criseno (CHR). A adsorção de HPA nestes materiais foi estudada usando espectrofotometria UV-vis. Os experimentos foram realizados em batelada e a quantidade de HPA adsorvida durante o tempo foi obtida a partir da concentração destes compostos em solução em relação à concentração inicial. O efeito do modificador químico, quantidade de adsorvente e a capacidade de adsorção foram estudados. Modelos cinéticos de pseudo-primeira-ordem, pseudo-segunda-ordem e difusão intrapartícula foram aplicados. Experimentos de adsorção em temperatura constante forneceram dados para aplicação das isotermas de Langmuir e Freundlich. A análise de agrupamento hierárquico (HCA) foi utilizada como ferramenta quimiométrica para avaliar as semelhanças e diferenças do comportamento de adsorção dos HPA entre os adsorventes. Ao reduzir a quantidade dos adsorventes para 0,1 g, nenhuma mudança significativa foi observada, permanecendo acima de 90% a adsorção dos HPA, com exceção do criseno. Dois comportamentos foram observados para a capacidade de adsorção na faixa de 0 a 180 min. De 0 a 60 min, altas taxas foram encontradas e entre 60 e 180 min, pouca variação foi observada. O modelo cinético de pseudo-segunda-ordem se aplica aos HPA com exceção do naftaleno. As isotermas de Langmuir apresentaram perfis favoráveis para adsorção de naftaleno e antraceno em PEAD e EPU e criseno em EPU e XAD-2. A adsorção de acenaftileno, acenafteno e criseno em PEAD apresentou melhores correlações com o modelo de Freundlich. Os resultados permitem concluir que as porcentagens de adsorção permaneceram constantes ao reduzir a massa dos adsorventes, com exceção do criseno. As isotermas apresentaram formas favoráveis, a partir do HCA a separação dos diferentes grupos possibilitou verificar as semelhanças e diferenças entre os adsorventes. PEAD e EPU são materiais de fácil acesso, baixo custo e operação que podem ser adaptados e testados para uso em amostradores de adsorção.
Resumo inglês:Polyciclic aromatic hydrocarbons (PAH) are compounds that present two or more condensed aromatic rings. These substances can be found in the environment, and its contamination could lead to health risks. For environmental and biological monitoring of PAH passive or active sampling could be used containing na adsorbent material. In this work, high density polyethylene (HDPE) and polyuretane foam (PUF) were compared to Amberlite XAD®-2 for adsorption of naphthalene (NAP), acenaphthylene (ACY), acenaphthene (ACE), Fluorene (FLN), phenanthrene (PHE), anthracene (ANT), and chrysene (CHR). The adsorption of PAH in these materials were studied using UV-vis spectrophotometry. The experiments were performed in batches and the amount of PAH adsorbed during the time was obtained from the concentratrion of these compounds in solution in relation to the initial concentration. The effect of chemical modifier, amount of adsorbent, and the adsorption capacity were studied. Kinetic models of pseudo first order, pseudo second order and intraparticle diffusion were applied. Adsorption experiments at constant temperature provided data for application of Langmuir and Freundlich isotherm models. Hierarchical cluster analysis (HCA) was used as a chemometric tool to evaluate the similarities and diferences of PAH adsorption behaviour among adsorbents. If the amount of adsorbents is reduced to 0.1 g no siginificant change was observed with adsorption of more than 90% of PAH, with exception of chrysene. Two behaviour were observed for adsorption capacity within the range from 0 to 180 min. From 0 to 60 min high rates were found and between 60 and 180 min low variation was observed. The pseudo second order kinetic model was applied to PAH with exception of naphthalene. The isotherms (Langmuir) presented favorable profiles for adsorption of naphthalene and anthracene in HDPE and PUF and chrysene in PUF and XAD-2. The adsorption of acenaphthylene, acenaphthene and chrysene in HDPE presented better correlations with Freundlich model. The isotherms presented favorable forms and the adsorption remained constant for the reduction of adsorbents amount, with the exception for chrysene. Using HCA similarities and differences among adsorbents were observed, with separation in different groups. HDPE and PUF could be considered as promising adsorbents due to their availability, low cost and facile adaptation and evaluation in adsorption sampling devices.