Estudo de sistemas para a remoção de cátions usando materiais poliméricos solúveis sintetizados via polimerização radicalar

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Castro, Rafael Theotonio de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Binding capacity in aqueous solutions; Captação de cátions de corpos d\'água; Functional polymers; Heavy metals; Metais pesados; Polímeros Funcionais; RAFT
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97134/tde-19072023-113733/

A poluição de corpos d´água por metais pesados é um problema mundial, e tem uma importância maior em países que apresentam atividades mais intensas de mineração, como o Brasil. Os metais pesados podem apresentar toxicidade alta, como é o caso do cádmio, níquel e outros. Por esse motivo, os efluentes industriais em especial, quando não devidamente tratados, ainda são uma grande fonte de contaminação do ecossistema em que vivemos. Diante dessa atual situação, esforços para o aprimoramento de técnicas de remoção de cátions de metais pesados da água são necessárias e podem ter impacto positivo na Saúde Pública e em outras áreas. O presente trabalho propõe a produção e estudo do uso de materiais poliméricos com propriedades especificas para captação de metais pesados de soluções aquosas. Para a síntese dos polímeros foram usadas técnicas de polimerização via radical livre e polimerização por desativação reversível de radicais (via RAFT). Os polímeros baseados em monômeros acrílicos e metacrílicos com a presença de grupos funcionais como carboxilas, amidas e aminas que possuem a capacidade de adsorção de cátions. Usou-se um sistema de remoção de cátions de soluções aquosas com os materiais poliméricos confinados em membranas de diálise. A capacidade máxima de remoção de Cu(II), Cd(II) e Ni (II), fixando parâmetros como temperatura, pH da solução, velocidade e tempo de agitação foi obtida de por meio de uma correlação entre os parâmetros de isotermas de adsorção em diferentes faixas de pH (3,0, 4,0 e 5,0) apresentando valores significativos, principalmente para os poliácidos em pH = 5,0, com valores de captação acima de 100 mg de metal por grama de polímero. O pH do meio demonstrou ser o parâmetro de maior influência na capacidade de captação dos poliácidos comprovando que a presença do grupo carboxila na sua forma desprotonada ao longo da cadeia polimérica desempenha um papel de destaque na capacidade de ligação a cátions metálicos. Poliacrilamida que apresenta grupos amida e pDMAEMA (grupo amina) não sofrem grande influência do pH por não se dissociarem na faixa estudada e por estarem em sua forma protonada, no entanto, ambos têm capacidade de remoção comprovada pelos ensaios de captação. Os modelos de isoterma de adsorção apontam que as interações entre polímero/metal seguem um modelo de monocamada de adsorção, sendo que para os ácidos em condições acima do pKa a afinidade das ligações tende a aumentar o que torna a seletividade aos cátions diferente de pH = 5,0 para pH = 3,0 e 4,0. Diferentemente do pH, o peso molecular do polímero influencia apenas na velocidade de captação provavelmente devido à diferença de pressão osmótica no sistema proposto. A capacidade máxima de ligação permaneceu a mesma para materiais de mesmo grupo funcional e massas molares diferentes.