Obtenção e caracterização de compósitos de P(VDF-HFP)/PVA/Argila visando remoção de contaminantes orgânicos em meio aquoso

Abstract

O acúmulo de corantes não tratados em fontes de água pode afetar adversamente a saúde humana e o meio ambiente devido à complexa estrutura molecular desses corantes com propriedades tóxicas e cancerígenas. O desenvolvimento de novos materiais capazes de adsorver estes contaminantes é, sem dúvida, essencial. Nesse contexto, o objetivo da pesquisa foi produzir esferas adsorventes utilizando o método de gotejamento. Essas esferas foram produzidas a partir de uma matriz polimérica composta por poli(fluoreto de vinilideno-hexafluoropropileno) [P(VDF-HFP)], combinado com poli(álcool vinílico) (PVA). O PVA foi utilizado principalmente como agente poroso, enquanto a presença da argila foi fundamental para melhorar a capacidade de adsorção, resultando na formulação [P(VDF-HFP)/PVA/argila]. A avaliação da eficiência de adsorção do compósito foi realizada por meio de estudos cinéticos, em meio aquoso, do contaminante orgânico, azul de metileno - AM. A concentração do contaminante azul de metileno não adsorvido pelas amostras foi determinada por meio da técnica UV-visível. Para os ensaios de adsorção foi utilizado uma concentração de 5ppm de azul de metileno. Micrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostraram que a incorporação do PVA originou a formação de esferas com uma morfologia mais porosa propiciando um aumento na adsorção de 25,62% para 56,67%. Os ensaios de adsorção por batelada indicaram que a amostra com teor de 50% de argila apresentou os melhores resultados removendo 91,07% do azul de metileno, em um tempo de 6 horas. Os modelos de pseudo-segunda ordem e Langmuir foram os mais apropriados para descrever os dados cinéticos e de isoterma de adsorção, respectivamente, indicando que a adsorção ocorreu por monocamada. O estudo dessas esferas adsorventes revelou um potencial significativo para mitigar os efeitos adversos do corante AM, e de possíveis outros corantes orgânicos, não tratados na água. Isso não apenas valida a eficácia das esferas, mas também estabelece uma base teórica para futuras pesquisas e aplicações mais abrangentes.

The accumulation of untreated dyes in water sources can adversely affect human health and the environment due to the complex molecular structure of these dyes, possessing toxic and carcinogenic properties. The development of new materials capable of adsorbing these contaminants is undoubtedly essential. In this context, the research aimed to produce adsorbent spheres using the drip method. These spheres were produced from a polymeric matrix composed of poly(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene) [P(VDF-HFP)], combined with poly(vinyl alcohol) (PVA). PVA was primarily used as a porous agent, while the presence of clay was crucial to enhance the adsorption capacity, resulting in the formulation [P(VDF-HFP)/PVA/clay]. The evaluation of the composite's adsorption efficiency was conducted through kinetic studies in an aqueous medium of the organic contaminant, methylene blue - MB. The concentration of the unadsorbed methylene blue by the samples was determined using the UV-visible technique. Adsorption tests used a concentration of 5 ppm of methylene blue. Micrographs obtained by scanning electron microscopy (SEM) showed that the incorporation of PVA led to the formation of spheres with a more porous morphology, resulting in an increase in adsorption from 25.62% to 56.67%. Batch adsorption assays indicated that the sample with 50% clay content showed the best results, removing 91.07% of methylene blue within 6 hours. The pseudo-second-order and Langmuir models were the most suitable to describe the kinetic and adsorption isotherm data, respectively, indicating that the adsorption occurred in a monolayer. The study of these adsorbent spheres revealed a significant potential to mitigate the adverse effects of the MB dye, and potentially other untreated organic dyes in water. This not only validates the spheres' effectiveness but also establishes a theoretical basis for future broader research and applications