Estudo da capacidade de adsorção de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos presentes em solução aquosa utilizando resinas poliméricas reticuladas

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Pinto, Rafael de Lima
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Química
• Palavras-chave em Português: Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos; Adsorção; HPAs; Fenantreno; Resinas polimétricas reticuladas; PAHs; Phenanthrene; Cross-linked polymeric resins; Adsorption; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ANALISE DE TRACOS E QUIMICA AMBIENTAL
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18951

Os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HPAs) representam uma classe de compostos de natureza hidrofóbica formados a partir da combustão incompleta de material orgânico e são capazes de interagirem com o DNA promovendo respostas mutagênicas e carcinogênicas. O monitoramento de sistemas hídricos contaminados pela presença destas substâncias é um dos principais desafios encontrados pelos pesquisadores que têm investigado a adoção de novas metodologias e materiais para a extração e/ou pré-concentração destes poluentes em matrizes de amostras ambientais. No presente trabalho, foi estudada a capacidade de remoção de fenantreno (PHE) (HPA modelo) de soluções aquosas por adsorção em diferentes resinas poliméricas reticuladas. Foram selecionadas para este estudo resinas reticuladas com composições monoméricas e propriedades morfológicas distintas. Estas resinas foram preparadas combinando os reticulantes divinilbezeno (DVB) ou dimetacrilato de etilenoglicol (EGDMA) com os comonômeros clorometilestireno (CMS), metacrilato de glicidila (GMA), ácido metacrílico (MAA) ou estireno (Sty). Os ensaios preliminares de adsorção em batelada foram realizados adicionando-se os adsorventes em soluções de PHE (1,0 mg L‒1). Estas soluções foram quantificadas após o processo de adsorção através da técnica de espectrofluorimetria e posteriormente foram calculadas a capacidade de remoção de cada resina. No estudo da cinética de adsorção foram escolhidas duas resinas que apresentaram elevadas eficiências de remoção (>90%) nos ensaios preliminares. Para a modelagem da cinética de adsorção formam testados para ajustar os dados experimentais os modelos reacionais (pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e Elovich) e modelos difusionais (difusão externa, difusão intrapartícula de Weber-Morris e Urano-Tachikawa). O desempenho da resina com maior eficiência foi avaliado em estudo em coluna (fluxo contínuo) e os dados obtidos foram utilizados para a construção da curva de ruptura, determinação do ponto de saturação, capacidade de trabalho e capacidade total de adsorção. De modo geral, os resultados obtidos nos ensaios preliminares mostraram que a maioria das resinas contendo o monômero Sty ou reticuladas com DVB apresentaram valores satisfatórios de remoção de PHE em água (≥92,9%), com exceção da resina composta por CMS e DVB (70,3%). Os dados cinéticos obtiveram um melhor ajuste pelo modelo reacional de pseudo-segunda ordem para as resinas de poli(DVB) e poli(Sty/DVB) (R²>0,999) e a quantidade de soluto adsorvido no equilíbrio calculada (qe,calc) foi de 0,313 ± 0,002 e 0,273 ± 0,001 mg g‒1, respectivamente. Dentre os modelos difusionais, a equação de Urano-Tachikawa melhor se ajustou aos dados obtidos para a poli(DVB) (R² = 0,956) e poli(Sty/DVB) (R² = 0,906). Os estudos de adsorção em coluna indicaram que o ponto de saturação foi atingido quando foram eluídos 11,8 L de solução de PHE (1,0 mg L‒1) através da coluna empacotada com 15 mg de resina de poli(DVB) a um fluxo aproximado de 10 mL min‒1. Esta resina apresentou uma capacidade de trabalho e capacidade total de adsorção de 0,152 g cm‒3 e 0,0289 g cm‒3, respectivamente.