Desenvolvimento de adsorventes híbridos e compósitos com o foco na remoção de fármacos e corantes sintéticos em águas

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Teixeira, Roberta Arlêu
• Orientador(a): Benetti, Antônio Domingues
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Tratamento da água; Poluentes; Adsorção; Fármacos
• Palavras-chave em Inglês: Adsorption; Composites; Dyes; Hybrid materials; Pharmaceuticals
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/257980

A presente tese avaliou o desenvolvimento de materiais adsorventes híbridos e compósitos a partir de diferentes precursores pelo método sol-gel, com o foco na remoção de fármacos e corantes em águas. Como precursores foram utilizados resíduos agroindustriais (resíduo de serragem de madeira e caroço de abacate) e uma argila (material adsorvente alternativo e de baixo custo), além de alcoxissilanos (APTES, MK e TMSPDETA), visando aumentar a sustentabilidade (ambiental e econômica) dos adsorventes utilizados nas Estações de Tratamento de Água e Esgoto. Os materiais adsorventes produzidos foram caracterizados com relação a análise elementar (CHN), TGA, FT-IR, FT-Raman, FRX, Hidrofobicidade/Hidrofilicidade, BET/BJH, PCZ, Titulação de Boehm modificada, MEV/EDS. Foram realizados estudos de adsorção com fármacos e corantes, para investigação do equilíbrio, cinética e termodinâmica da adsorção, além de estudos com efluentes sintéticos (simulado). A primeira investigação (Artigo 1) avaliou o potencial de utilização do material adsorvente híbrido obtido de resíduo de serragem de madeira (Ayous, Triplochiton scleroxylon) junto ao alcoxissilano (APTES) na remoção do corante Azul de Prociona MX-R em efluentes. Verificou-se que o material híbrido (produzido com inserção do APTES - grupamento amina – NH2) possibilitou uma maior capacidade de adsorção do que a serragem pura (com incrementos de até 21,6 vezes na capacidade de adsorção, para a temperatura de 50ºC), sendo identificado que o mecanismo preponderante para adsorção foi a atração eletrostática. O segundo artigo apresenta a avaliação de materiais adsorventes compósitos obtidos do biochar de caroço de abacate (Persea americana) junto ao metilpolissiloxano (MK) na remoção do antibiótico Ciprofloxacina em águas, que se diferenciaram em relação às etapas utilizadas no processo sol-gel, foco do estudo. Verificou-se que o material compósito (R2) produzido em 2 etapas, possibilitou um incremento na área superficial (580 m².g-1 para R2 versus 115 m²g-1 para R1 – 1 etapa) e no volume de poros (0,364 cm³g-1 para R2 versus 0,0713 cm³g-1 para R1), sendo avaliado que o mecanismo de preenchimento de poros foi preponderante no processo de adsorção. Além de possibilitar uma maior estabilidade térmica para o material, a adição do metilpolissiloxano propiciou, para o R2, uma maior capacidade de adsorção da Ciprofloxacina, demonstrando que o procedimento de 2 etapas mais adequado para produção deste material compósito. O terceiro artigo avaliou a produção de um material adsorvente híbrido a partir de uma argila bentonita (montmorilonita) junto ao alcoxissilano (TMSPDETA) para remoção dos corantes Azul Brilhante de Remazol R (RB-19) e Verde Reativo 19 (RG-19) em efluentes. Apesar do enxerto de TMSPDETA na superfície da argila montmorilonita ter diminuído sua superfície específica, bem como o volume de poros, a inserção dos grupos -NH e NH2 alterou significativamente propriedades importantes para adsorção dos corantes aniônicos RB-19 e RG-19 avaliados, sendo obtidos, Qmáx de 178,8 mg.g-1 para o RB-19 e de 361,1 mg.g-1 para o RG-19 (20°C), compatíveis com adsorventes amplamente utilizados na literatura. Ainda o material híbrido possibilitou uma eficiência de remoção de 97,67% de um efluente sintético de indústria têxtil, demonstrando potencial de aplicação prática. Por fim, conclui-se que os materiais híbridos e compósitos desenvolvidos são eficientes para a remoção dos adsorvatos avaliados, sendo uma opção ao carvão ativado comercial, devendo-se realizar uma avaliação da viabilidade técnica e econômica da sua aplicação em Estações de Tratamento de Água e Esgoto.