Materiais híbridos siloxano-poliéter para adsorção de azul de metileno
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Data
2017-10-10
Autores
Orientador
Santilli, Celso Valentim 
Coorientador
Pós-graduação
Química - IQ
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
Os materiais híbridos da família ureasil-polióxido de etileno (U-POE) são eficientes adsorventes de corantes aniônicos e praticamente não adsorvem corantes catiônicos tais como o azul de metileno (AM), enquanto a argila montmorilonita (MMT) é um eficiente adsorvente de corantes catiônicos. Esta tese tem como objetivo demonstrar a viabilidade de ampliar a capacidade adsorvente desses materiais a partir da incorporação da argila (MMT) no híbrido U-POE de massa molecular 1900 g mol-1. Como resultado das reações de hidrólise e policondensação envolvidas no processo sol-gel, foi obtido o nanocompósito ureasil-polióxido de etileno/montmorilonita (U-POE/MMT). Os materiais antes e depois da adsorção foram caraterizados por Espectroscopia vibracional no Infravermelho (FTIR), Difração de Raios X (DRX), Espectrofotometria Ultravioleta–Visível (UV-vis), Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN), Análise Termogravimétrica (TG) e Espalhamento de Raios X a Baixo Ângulo (SAXS). A intercalação do U-POE entre as plaquetas da argila do nanocompósito foi evidenciada a partir das mudanças da posição do pico (001) nos difratogramas de raios X e confirmada pelas técnicas de SAXS e MEV. Os espectros de FTIR indicaram a existência de interações entre as moléculas do corante e as camadas da argila. As medidas de SAXS durante a adsorção de AM pelo U-POE/MMT mostraram uma diminuição da área e um aumento da largura a meia altura do pico 001 da MMT, indicando que a absorção de água causou uma redução do tamanho dos cristalitos da MMT. Além disso, foi evidenciado por SAXS o comportamento reversível da nanoestrutura do híbrido U-POE, expansão durante o intumescimento em água e retração durante a secagem sob fluxo de N2. A partir das análises quantitativas dos espectros no UV-vis foi possível acompanhar a cinética da adsorção de AM. As curvas cinéticas seguiram o modelo de pseudo-primeira ordem e a capacidade de adsorção no equilíbrio seguiu o modelo de Langmuir. Os parâmetros termodinâmicos mostraram que o processo de adsorção é espontâneo e endotérmico. Portanto, os nanocompósitos apresentaram várias propriedades que demonstram o seu potencial como adsorvente de corantes em águas residuais.
Resumo (português)
Polyethylene oxide (PEO)-siloxane hybrid materials are efficient to adsorb anionic dyes from water solution, but it does not have the capacity to remove cationic dyes. By contrast, montmorillonite (MMT) clay is efficient to adsorb cationic dyes as methylene blue (MB). With the objective to extend the POE-siloxane hybrid adsorption properties, MMT was incorporated into the hybrid matrix to design a novel hybrid-MMT nanocomposite. The hybrid-MMT nanocomposite was obtained by the sol-gel process. The structural characteristic of the nanocomposite was studied by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-Ray Diffraction (XRD), Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (RNM), UV-vis Spectroscopy, Thermogravimetric Analysis (TG) and Small Angle X-ray Scattering (SAXS). XRD results evidenced the intercalation of the U-POE in the galleries of the silicate layers. FTIR results indicated strong interactions between MB dye and the layers of clay silicates. The time resolved SAXS during the MB adsorption showed a decrease of the MMT peak area and an increase of its half-width, indicating that the water uptake during dye adsorption caused a reduction of the MMT crystallite size. The reversible behavior of the U-POE hybrid nanostructure during the swellings -shrinkage in water and N2 flow was observed. UV-vis adsorption experiments showed that the kinetics of AM adsorption follows a pseudo-first-order reaction rate and steady state equilibrium adsorption capacity follows the Langmuir model. The thermodynamic parameters showed that the adsorption process is spontaneous and endothermic. The results obtained attested that the nanocomposites are potentially applicable as adsorbents of dyes from contaminated waters.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português