Produção de fibras de PEO unidirecionais com incorporação de quitosana/Utilização de membranas de PVDFTiO2 como filtro fotocatalítico e antibacteriano
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Data
2023-11-07
Autores
Orientador
Paula, Fernando Rogério de 
Coorientador
Pós-graduação
Ciência dos Materiais - FEIS 33004099083P9
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 restrito
Resumo
Resumo (português)
Fibras unidirecionais de Poli óxido de Etileno foram obtidas por meio das técnicas de fiação por Dry spinning e Solution blow spinning (SBS) a partir de soluções com clorofórmio e etanol. Através das micrografias foi visualizado a orientação das fibras e suas morfologias cilíndricas e uniformes, A difratometria de Raios-X (DRX) confirmou o alinhamento dos grãos cristalinos preferencialmente na direção da cadeia polimérica. As análises de DSC revelaram que as fibras obtidas por Dry spinning tiveram menor cristalinidade com a diminuição da concentração de PEO, mas as fibras por SBS não tiveram mudança significativa. Os testes de ensaio mecânico apontaram um aumento significativo na resistência a tração das fibras de PEO por Dry spinning, para as fibras por SBS tiveram ruptura deformação muito próximas, quando ca deformação foi reduzida em 14 vezes, quando comparadas ao filme de PEO. As incorporações de quitosana foram realizadas utilizando os parâmetros e técnica Dry spinning. Na solução foi possível incorporar até 500% de quitosana em relação a massa de PEO, no entanto para altas concentrações houve alterações significativas na morfologia das fibras que se tornaram mais rugosas e com diâmetros maiores. As fibras de PEO/quitosana impactaram negativamente nos ensaios de tração, já nos testes de molhabilidade essas fibras sofreram aumento do ângulo de contato. Na segunda parte do trabalho foram produzidas membranas de PVDF/TiO2 para serem usadas no filtro fotocatalítico que foi utilizado para degradar o corante Rodamina B (RhB) e na descontaminação de águas contaminadas por bactérias. Nos testes com corante RhB a incorporação com 50% de TiO2 nas fibras apresentou melhor eficiência, degradando 90% do corante em 160 minutos. Nessas fibras a difratometria de raios-X identificou picos referentes a fase β do PVDF e as fases anatase e rutilo do TiO2, referente a incorporação P25. Verificou-se que um aumento da quantidade de TiO2 proporcionou um decréscimo na tensão na ruptura e deformação das membranas e redução no ângulo de contato. Os ensaios biológicos foram realizados com a membrana de melhor eficiência fotocatalítica, 50% de incorporação de TiO2. Os resultados mostraram que a exposição de no máximo 2 minutos foi o suficiente para matar as bactérias do tipo Escherichia coli e Staphylococcus aureus respectivamente.
Resumo (inglês)
Unidirectional Polyethylene Oxide (PEO) fibers were obtained through the techniques of Dry spinning and Solution Blow Spinning (SBS) from solutions containing chloroform and ethanol. Micrographs revealed the orientation of the fibers and their cylindrical and uniform morphologies. X-ray Diffraction (XRD) confirmed the alignment of crystalline grains preferentially in the direction of the polymeric chain. Differential Scanning Calorimetry (DSC) analyses revealed that fibers obtained by Dry spinning had lower crystallinity with decreasing PEO concentration, while fibers produced by SBS showed no significant change. Mechanical testing indicated a significant increase in the tensile strength of PEO fibers from Dry spinning, while SBS fibers exhibited rupture and deformation very close to each other, with a 14 times reduction in deformation compared to the PEO film.Chitosan incorporations were carried out using Dry spinning parameters and techniques. Chitosan could be incorporated up to 500% relative to the PEO mass in the solution. However, at high concentrations, significant changes in fiber morphology were observed, with increased roughness and larger diameters. PEO/chitosan fibers negatively impacted tensile tests, but in wettability tests, these fibers experienced an increase in the contact angle.In the second part of the study, PVDF/TiO2 membranes were produced for use in a photocatalytic filter employed for degrading Rhodamine B (RhB) dye and decontaminating water contaminated with bacteria. Tests with RhB dye showed that fibers with 50% TiO2 incorporation exhibited better efficiency, degrading 90% of the dye in 160 minutes. XRD identified peaks corresponding to the β phase of PVDF and the anatase and rutile phases of TiO2 (P25 incorporation) in these fibers. An increase in TiO2 content resulted in decreased tensile strength and deformation of the membranes, along with a reduction in the contact angle. Biological tests were conducted with the membrane exhibiting the best photocatalytic efficiency (50% TiO2 incorporation). Results showed that exposure for a maximum of 2 minutes was sufficient to kill Escherichia coli and Staphylococcus aureus bacteria, respectively
Descrição
Idioma
Português
Como citar
PADOVANI, Guilherme Schiavão. Produção de fibras de PEO unidirecionais com incorporação de quitosana/utilização de membranas de PVDF/TiO2 como filtro fotocatalítico e antibacteriano. 139 f. Tese (Doutorado em Ciência dos Materiais) – Faculdade de Engenharia, Universidade Estadual Paulista - Unesp, Ilha Solteira, 2023.
