Aplicação de hidrogéis de quitosana/alginato com propriedade magnética na remoção de íons Pb (II) de sistemas aquosos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2018
Autor(a) principal: Facchi, Débora Pietrobon
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Apucarana
Londrina
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Águas residuais
Adsorção
Íons metálicos
Sewage
Adsorption
Metal ions
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
Engenharia Sanitária
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3267
Resumo: Chitosan/alginate (CHT/ALG) and magnetic CHT/ALG/Fe3O4@SiO2 composites were successfully prepared and practiced as adsorbent materials to remove Pb(II) from aqueous systems. New hydrogel beads were yielded through an unpublished methodology, examining the ionic strength of the chitosan (CHT) solution. Polyvalent cations and toxic cross-linking agents such as glutaraldehyde and epichlorohydrin, repeatedly used as to concoct CHT/ALG based materials were not utilized in this study. The samples were characterized by scanning electron microscopy (MEV), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), transmission electron microscopy (TEM), thermal analysis (TGA/DSC), Zeta potential measurements, among others. The addition of Fe3O4@SiO2 (7,9±3,4 nm) significantly modified the surface morphology of the composites. The CHT/ALG/ Fe3O4@SiO2(8) hydrogel comprising the highest Fe3O4@SiO2 content (8,0 wt.%), displayed magnetic feature and Zeta potential of -76,8 mV at pH 6,0. The kinetics and adsorption equilibrium studies chartered that Elovich and Redlich-Peterson mathematical models displayed the best fits for the experimental data, respectively. The magnetic composite CHT/ALG/Fe3O4@SiO2(8) pinpointed maximum adsorption capacity of the Pb(II) (qm) of 234,77 mg g-1 and adsorption/desorption cycles designed its reuse performance. The CHT/ALG/Fe3O4@SiO2(8) hydrogel was applied in battery effluent, garnering 99,04% Pb(II) removal, and diminishing the turbidity from 73 to 3,0 NTU. So, wastewater and battery effluents contaminated with Pb may be manipulated through an “eco-friendly” method, using a magnetic hybrid material based on CHT/ALG/Fe3O4@SiO2 as adsorbent.
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The addition of Fe3O4@SiO2 (7,9±3,4 nm) significantly modified the surface morphology of the composites. The CHT/ALG/ Fe3O4@SiO2(8) hydrogel comprising the highest Fe3O4@SiO2 content (8,0 wt.%), displayed magnetic feature and Zeta potential of -76,8 mV at pH 6,0. The kinetics and adsorption equilibrium studies chartered that Elovich and Redlich-Peterson mathematical models displayed the best fits for the experimental data, respectively. The magnetic composite CHT/ALG/Fe3O4@SiO2(8) pinpointed maximum adsorption capacity of the Pb(II) (qm) of 234,77 mg g-1 and adsorption/desorption cycles designed its reuse performance. The CHT/ALG/Fe3O4@SiO2(8) hydrogel was applied in battery effluent, garnering 99,04% Pb(II) removal, and diminishing the turbidity from 73 to 3,0 NTU. So, wastewater and battery effluents contaminated with Pb may be manipulated through an “eco-friendly” method, using a magnetic hybrid material based on CHT/ALG/Fe3O4@SiO2 as adsorbent.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Hidrogéis (beads) de quitosana/alginato (QT/ALG) e QT/ALG/Fe3O4@SiO2 com propriedade magnética foram preparados com sucesso e aplicados como materiais adsorventes para remover íons Pb(II) de sistemas aquosos. Beads foram obtidas por meio de uma metodologia inédita, controlando a força iônica da solução de QT isenta de cátions polivalentes e agentes tóxicos (glutaraldeído, epicloridrina, entre outros), comumente utilizados como agentes de reticulação de materiais a base de QT e ALG. Os materiais foram caracterizados a partir das técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), energia dispersiva de raio-X (EDS), microscopia de transmissão eletrônica (TEM), análise térmica (TGA/DSC) e medidas de potencial Zeta. A inserção de Fe3O4@SiO2 alterou significativamente a morfologia das amostras. As Fe3O4@SiO2 encapsuladas apresentaram tamanho médio de 7,9±3,4 nm e o hidrogel QT/ALG/F e 3O4@SiO2(8), com maior teor de Fe3O4@SiO2 (8,0% m/m), exibiu propriedade magnética e potencial zeta de -76,8 mV em pH 6,0. Os estudos de cinética e equilíbrio de adsorção mostraram que o modelo cinético de Elovich e o modelo isotérmico de Redlich-Peterson foram os que melhor se ajustaram aos dados experimentais. O compósito magnético QT/ALG/Fe3O4@SiO2(8) apresentou valor de capacidade máxima de adsorção de Pb (II) (qm) de 234,77 mg g-1. Ciclos de adsorção/dessorção indicaram excelente potencial de reutilização do hidrogel magnético. O compósito QT/ALG/Fe3O4@SiO2(8) foi aplicado em uma amostra de efluente de bateria. Este adsorvente removeu 99,04% dos íons Pb(II) e reduziu a turbidez do efluente de 73 para 3,0 NTU. Desta forma, águas residuárias e efluentes de bateria contaminados com Pb(II) podem ser tratados por meio de um processo “ambientalmente limpo”, utilizando materiais híbridos a base de polissacarídeos naturais e Fe3O4@SiO2.Universidade Tecnológica Federal do ParanáApucaranaLondrinaBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia AmbientalUTFPRMartins, Alessandro Franciscohttp://lattes.cnpq.br/6465172583349458Canesin, Edmilson Antoniohttp://lattes.cnpq.br/4241584562789403Martins, Alessandro FranciscoAlmeida, Vitor de CinqueLima, Ana Maria FerrariFacchi, Débora Pietrobon2018-06-25T21:29:02Z2018-06-25T21:29:02Z2018-02-06info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfFACCHI, Débora Pietrobon. Aplicação de hidrogéis de quitosana/alginato com propriedade magnética na remoção de íons Pb (II) de sistemas aquosos. 2018. 81 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2018.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3267porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2018-06-25T21:29:02Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/3267Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2018-06-25T21:29:02Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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description Chitosan/alginate (CHT/ALG) and magnetic CHT/ALG/Fe3O4@SiO2 composites were successfully prepared and practiced as adsorbent materials to remove Pb(II) from aqueous systems. New hydrogel beads were yielded through an unpublished methodology, examining the ionic strength of the chitosan (CHT) solution. Polyvalent cations and toxic cross-linking agents such as glutaraldehyde and epichlorohydrin, repeatedly used as to concoct CHT/ALG based materials were not utilized in this study. The samples were characterized by scanning electron microscopy (MEV), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), transmission electron microscopy (TEM), thermal analysis (TGA/DSC), Zeta potential measurements, among others. The addition of Fe3O4@SiO2 (7,9±3,4 nm) significantly modified the surface morphology of the composites. The CHT/ALG/ Fe3O4@SiO2(8) hydrogel comprising the highest Fe3O4@SiO2 content (8,0 wt.%), displayed magnetic feature and Zeta potential of -76,8 mV at pH 6,0. The kinetics and adsorption equilibrium studies chartered that Elovich and Redlich-Peterson mathematical models displayed the best fits for the experimental data, respectively. The magnetic composite CHT/ALG/Fe3O4@SiO2(8) pinpointed maximum adsorption capacity of the Pb(II) (qm) of 234,77 mg g-1 and adsorption/desorption cycles designed its reuse performance. The CHT/ALG/Fe3O4@SiO2(8) hydrogel was applied in battery effluent, garnering 99,04% Pb(II) removal, and diminishing the turbidity from 73 to 3,0 NTU. So, wastewater and battery effluents contaminated with Pb may be manipulated through an “eco-friendly” method, using a magnetic hybrid material based on CHT/ALG/Fe3O4@SiO2 as adsorbent.
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