Nanofibras de poliamida 6 produzidas por fiação por sopro em solução modificadas com materiais carbonáceos: caracterização e aplicação na remoção de poluentes orgânicos
Ano de defesa: | 2021 |
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Resumo: | Emerging pollutants found in water resources have become a worldwide concern due to their potential toxicity and deleterious effects on both human health and the environment. This scenario has driven the search for alternatives aiming at the remediation of these compounds with high efficiency and low costs for applications in real situations. In this project we propose the development of polyamide 6 (PA6) nanofiber mats produced by the solution blow spinning method (solution blow spinning) modified with different carbonaceous materials, including: i) polystyrene soot, ii) graphene oxide, iii) reduced graphene oxide and iv) sugarcane bagasse fly ash and sugarcane bagasse fly ash thermally activated in CO2 atmosphere, and evaluation of their respective performance in the adsorption of organic pollutants. The materials produced were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray dispersive energy spectroscopy (EDS), mechanical dynamic analysis (DMA), thermogravimetric analysis (TGA), x-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR), surface area analysis (BET), contact angle, zeta potential and particle size. The produced nanofiber mats were collected by a hollow rod collector, which provided a higher collection rate, ease recovery of the as-produced mats and contributed to the evaporation of the residual solvent. The average diameter of produced fibers varied from 139 to 456 nm. In relation to the adsorption capacity, the systems were evaluated in batch and in fixed bed adsorptions and indicated good correlation with the kinetic model of pseudo 2nd order kinetic model and Langmuir isothermal model for the platforms PA6 Soot, PA6GO and PA6rGO and good correlation with Freundlich model for the PA6 CVBCA platform. The PA6 CVBCA platform showed excellent performance in the adsorption of methylene blue reaching 186,46 mg g-1 relative efficiency in batches and 34,79 mg g-1 in fixed bed, indicating potential for application in real situations of contaminants removal from aquatic environments. It was also observed that the conditioning of sugarcane bagasse fly ash in ethanol could increase its relative efficiency by 30%. Finally, the PA6GO, PA6rGO, PA6 CVBC and PA6 CVBCA platforms maintained their efficiency up to the 15 th reuse cycle. |
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Alvarenga, Augusto DuarteCorrêa, Daniel Souzahttp://lattes.cnpq.br/0461451015026948http://lattes.cnpq.br/81883536151940952021-12-07T21:42:47Z2021-12-07T21:42:47Z2021-06-29ALVARENGA, Augusto Duarte. Nanofibras de poliamida 6 produzidas por fiação por sopro em solução modificadas com materiais carbonáceos: caracterização e aplicação na remoção de poluentes orgânicos. 2021. Tese (Doutorado em Biotecnologia) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15300.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15300Emerging pollutants found in water resources have become a worldwide concern due to their potential toxicity and deleterious effects on both human health and the environment. This scenario has driven the search for alternatives aiming at the remediation of these compounds with high efficiency and low costs for applications in real situations. In this project we propose the development of polyamide 6 (PA6) nanofiber mats produced by the solution blow spinning method (solution blow spinning) modified with different carbonaceous materials, including: i) polystyrene soot, ii) graphene oxide, iii) reduced graphene oxide and iv) sugarcane bagasse fly ash and sugarcane bagasse fly ash thermally activated in CO2 atmosphere, and evaluation of their respective performance in the adsorption of organic pollutants. The materials produced were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray dispersive energy spectroscopy (EDS), mechanical dynamic analysis (DMA), thermogravimetric analysis (TGA), x-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR), surface area analysis (BET), contact angle, zeta potential and particle size. The produced nanofiber mats were collected by a hollow rod collector, which provided a higher collection rate, ease recovery of the as-produced mats and contributed to the evaporation of the residual solvent. The average diameter of produced fibers varied from 139 to 456 nm. In relation to the adsorption capacity, the systems were evaluated in batch and in fixed bed adsorptions and indicated good correlation with the kinetic model of pseudo 2nd order kinetic model and Langmuir isothermal model for the platforms PA6 Soot, PA6GO and PA6rGO and good correlation with Freundlich model for the PA6 CVBCA platform. The PA6 CVBCA platform showed excellent performance in the adsorption of methylene blue reaching 186,46 mg g-1 relative efficiency in batches and 34,79 mg g-1 in fixed bed, indicating potential for application in real situations of contaminants removal from aquatic environments. It was also observed that the conditioning of sugarcane bagasse fly ash in ethanol could increase its relative efficiency by 30%. Finally, the PA6GO, PA6rGO, PA6 CVBC and PA6 CVBCA platforms maintained their efficiency up to the 15 th reuse cycle.Poluentes emergentes encontrados em recursos hídricos tem se tornado uma preocupação mundial devido à sua potencial toxicidade e efeitos deletérios tanto à saúde humana quanto ao meio ambiente. Este cenário tem impulsionado a busca de alternativas visando à remediação destes compostos com alta eficiência e baixos custos para aplicações em situações reais. Neste projeto propõe-se o desenvolvimento de mantas de nanofibras de poliamida 6 (PA6) produzidas pelo método fiação por sopro em solução (Solution blow spinning) modificadas com diferentes materiais carbonáceos, incluindo: i) fuligem de poliestireno (PA6-Fuligem), ii) óxido de grafeno (PA6GO), iii) óxido de grafeno reduzido (PA6rGO), iv) cinzas volantes de bagaço de cana (PA6-CVBC) e v) cinzas volantes de bagaço de cana ativadas termicamente em atmosfera de CO2 (PA6-CVBCA), e avaliação dos seus respectivos desempenhos na adsorção de poluentes orgânicos. Os materiais produzidos foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raio-X (EDS), análise dinâmica mecânica (DMA), análises termogravimétricas (TGA), difração de raios-X (DRX), espectroscopia no infravermelho (FTIR), análise de área superficial (BET), ângulo de contato, potencial zeta e tamanho de partículas. As mantas de nanofibras produzidas por SBS foram coletadas por um coletor vazado de hastes que propiciou maior taxa de coleta, facilidade na recuperação da manta e contribuiu na evaporação do solvente residual. Os diâmetros médios das fibras produzidas variaram em 139 e 456 nm. Em relação à capacidade de adsorção, os sistemas foram avaliados em adsorções em lotes e em leito fixo, e indicaram boa correlação com o modelo cinético de pseudo 2° ordem e modelo isotérmico de Langmuir para as plataformas PA6 Fuligem, PA6GO e PA6rGO e boa correlação com o modelo de Freundlich para a plataforma PA6-CVBCA. A plataforma PA6-CVBCA apresentou um elevado desempenho na adsorção de azul de metileno (AM), atingindo um valor de 186,46 mg g-1 de eficiência relativa em lotes, e de 34,79 mg g-1 em leito fixo, indicando potencial para aplicação em situações reais de remoção de contaminantes em meios aquáticos. Também foi observado que o condicionamento das cinzas volantes de bagaço de cana em etanol foi capaz de elevar sua eficiência relativa em 30%. Por fim, as plataformas PA6GO, PA6rGO, PA6-CVBC e PA6CVBCA mantiveram sua eficiência até o 15° ciclo de reutilização.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CAPES: 88882.426501/2019-01porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia - PPGBiotecUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessNanofibrasFiação por sopro em soluçãoAdsorçãoGrafenoCarvão ativadoFuligemNanofibersSolution blow spinningAdsorptionGrapheneActivated carbonSootCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICAENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICAENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOSENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::TRATAMENTO DE AGUAS DE ABASTECIMENTO E RESIDUARIASENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIACIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::CINETICA QUIMICA E CATALISEENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::POLIMEROS, APLICACOESCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::INSTRUMENTACAO ANALITICACIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::METODOS OTICOS DE ANALISECIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::SEPARACAOCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA::NAO-METAIS E SEUS COMPOSTOSCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::FISICO-QUIMICA ORGANICACIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::QUIMICA DOS PRODUTOS NATURAISCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICACIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICACIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICAENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL::CONTROLE DA POLUICAOENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL::QUALIDADE DO AR, DAS AGUAS E DO SOLOENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO BASICO::LIMPEZA PUBLICAENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::AGUAENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::CARVAOENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::POLIMEROSENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::TEXTEISENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::TRATAMENTOS E APROVEITAMENTO DE REJEITOSENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::TRATAMENTO DE AGUAS DE ABASTECIMENTO E RESIDUARIAS::TECNICAS AVANCADAS DE TRATAMENTO DE AGUASNanofibras de poliamida 6 produzidas por fiação por sopro em solução modificadas com materiais carbonáceos: caracterização e aplicação na remoção de poluentes orgânicosPolyamide 6 nanofibers produced by solution blow spinning modified with carbonaceous materials: characterization and application in the removal of organic pollutantsPoliamida 6 nanofibras producidas por blow spinning en soluciones modificadas con materiales carbonatos: caracterización y aplicación en la eliminación de contaminantes orgánicosPolyamide 6 nanofibre produites par soufflage dans des solutions modifiees avec des materiaux carbonate : caracterisation et application dans l'elimination des polluants organiquesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTese Final_Augusto.pdfTese Final_Augusto.pdfapplication/pdf4946825https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15300/6/Tese%20Final_Augusto.pdf3d5b420c3873759a6a3e7ed7ff85e190MD56Carta-comprovante.pdfCarta-comprovante.pdfCarta comprovanteapplication/pdf534109https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15300/2/Carta-comprovante.pdf02ba2cfe6698fc6aee7825c43038b153MD52CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15300/7/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD57TEXTTese Final_Augusto.pdf.txtTese Final_Augusto.pdf.txtExtracted texttext/plain157099https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15300/8/Tese%20Final_Augusto.pdf.txt46ec03f3762a284b1af7e4e36f2a572bMD58Carta-comprovante.pdf.txtCarta-comprovante.pdf.txtExtracted texttext/plain1325https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15300/10/Carta-comprovante.pdf.txt340f822f62c975670b3f65cb0a724891MD510THUMBNAILTese Final_Augusto.pdf.jpgTese Final_Augusto.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg5605https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15300/9/Tese%20Final_Augusto.pdf.jpgfce22509f76948fb1523da70673807deMD59Carta-comprovante.pdf.jpgCarta-comprovante.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7290https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15300/11/Carta-comprovante.pdf.jpga5f5de29381d8f96b2a2eac9e2c91699MD511ufscar/153002021-12-08 03:35:52.0oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/15300Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-05-25T13:01:53.424275Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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Nanofibras de poliamida 6 produzidas por fiação por sopro em solução modificadas com materiais carbonáceos: caracterização e aplicação na remoção de poluentes orgânicos Alvarenga, Augusto Duarte Nanofibras Fiação por sopro em solução Adsorção Grafeno Carvão ativado Fuligem Nanofibers Solution blow spinning Adsorption Graphene Activated carbon Soot CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOS ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::TRATAMENTO DE AGUAS DE ABASTECIMENTO E RESIDUARIAS ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::CINETICA QUIMICA E CATALISE ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::POLIMEROS, APLICACOES CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::INSTRUMENTACAO ANALITICA CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::METODOS OTICOS DE ANALISE CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::SEPARACAO CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA::NAO-METAIS E SEUS COMPOSTOS CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::FISICO-QUIMICA ORGANICA CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::QUIMICA DOS PRODUTOS NATURAIS CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL::CONTROLE DA POLUICAO ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL::QUALIDADE DO AR, DAS AGUAS E DO SOLO ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO BASICO::LIMPEZA PUBLICA ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::AGUA ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::CARVAO ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::POLIMEROS ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::TEXTEIS ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::TRATAMENTOS E APROVEITAMENTO DE REJEITOS ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::TRATAMENTO DE AGUAS DE ABASTECIMENTO E RESIDUARIAS::TECNICAS AVANCADAS DE TRATAMENTO DE AGUAS |
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