Síntese e caracterização de hidrogéis nanocompósitos magnéticos com possível aplicação em sistemas de remediação de água

Abstract

Pesticidas são empregados na agricultura no controle de pragas para maximizar a produtividade. Herbicidas por sua vez, são pesticidas destinados ao manejo de ervas-daninhas a fim de impedir o seu crescimento. O uso indiscriminado de herbicidas pode acarretar em danos à saúde e ao meio ambiente. Com propósito de minimizar os prejuízos causados pelo uso de agroquímicos, foram desenvolvidos neste trabalho hidrogéis nanocompósitos a base poli(ácido metacrílico)-co-poliacrilamida (PMAA-co-PAAm), carboximetilcelulose (CMC), zeólita, e nanopartículas de magnetita funcionalizada com óxido de grafeno (Fe3O4@GO). Este material foi desenvolvido com o objetivo de aplicação na descontaminação de corpos d’água. Apesar de efeitos discretos em relação a estrutura e estabilidade térmica observados nos resultados de DRX, TG e DTG, respectivamente. Foi possível comprovar a incorporação de Fe3O4@GO por meio das técnicas de FTIR, MEV, e outros fatores como a mudança de cor das amostras e a atração magnética dos nanocompósitos por imãs de neodímio. Foi constatado pelos resultados de cinética de intumescimento, que a adição das nanopartículas magnéticas não altera o mecanismo de transporte de moléculas de água, sendo observados valores de n entre 0,50 e 0,63. Em relação aos resultados de grau de intumescimento do hidrogel, nota-se que a presença das nanopartículas reduz a capacidade de retenção de água, entretanto, o hidrogel nanocompósito mantém sua capacidade de resposta a mudanças de pH do meio em que está inserido. Por fim, a presença das nanopartículas de Fe3O4@GO também não afetaram a capacidade de adsorção de herbicida do hidrogel, removendo todo o contaminante em 8 horas. Sendo desta forma um material promissor em aplicações para remoção de defensivos agrícolas d’água, e a adição de nanopartículas magnéticas conferem ao material a capacidade de ser retirado através da aplicação de campos magnéticos.

Pesticides are used in agriculture to control pests to maximize production.Herbicides are pesticides to be used in weed control to stop its growth. The indiscriminate use of herbicides can cause damage to human health and the environment. In order to minimize some problems caused by the use of agrochemicals, nanocomposite hydrogels based on poly(methacrylic acid)-co- polyacrylamide, carboxymethylcellulose, zeolite, and magnetite nanoparticles functionalized with graphene oxide (Fe3O4@GO) were developed in this work. This material was developed for application in contaminated water treatment. Despite of discreet results related to the structure and thermal stability noted in the X-ray diffractometry, TG and DTG results, respectively. It was possible to prove the Fe3O4@GO incorporation by FTIR, MEV techniques and other factors as color change of samples and magnetic attraction of the nanocomposite to neodymium’s magnet. It was verified by results of swelling kinetics that the addition of magnetic nanoparticles doesn’t change the water transport mechanism, with “n” values between 0.50 and 0.63. The results of swelling behavior of the hydrogel shows that, the presence of magnetic nanoparticles reduce the water uptake capacity, however, the magnetic nanocomposite hydrogel keeps the ability to respond to pH changes of the medium in which it is inserted. Finally, the presence of Fe3O4@GO nanoparticles does not affect the herbicide adsorption capacity of hydrogel, removing all the contaminant in 8 hours, thus being a promising material for pesticides controlled release, and the addition of magnetic nanoparticles gives the material the ability to be removed from the environment through the application of magnetic fields.