Publicação: Utilização de adsorventes naturais encapsulado em hidrogel biopolimérico para a remoção de pesticidas em água
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Data
2024-09-02
Autores
Orientador
Antunes, Maria Lúcia Pereira 
Coorientador
Baigorria, Estefanía
Pós-graduação
Ciências Ambientais - ICTS
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)
O uso indiscriminado de agrotóxicos em todo o mundo gera inúmeros problemas ambientais, afetando as redes de águas subterrâneas e superficiais. Essas bacias hidrográficas são utilizadas principalmente para obtenção de água para consumo humano, por isso, é um desafio encontrar soluções para a descontaminação de agrotóxicos. O objetivo do presente trabalho é desenvolver adsorventes eco-amigavéis, utilizado técnicas que melhorem o seu manuseio e a recuperação em água, através do uso de hidrogéis de biopolímeros com sementes de Moringa oleifera e avaliar a capacidade adsorção desses materiais em tratamentos de remediação de pesticidas em solução aquosa. As sementes de Moringa oleifera foram avaliadas inicialmente in natura, lavadas e após tratamento químico e/ou térmico (MON, MOL, MONT, MONQ, MONQT e MONTQ), na remoção de atrazina (ATZ). A MON apresentou melhor capacidade de adsorção com q = 0,830 mg/g na remoção de ATZ. Definido o adsorvente (MON) foram realizados ensaio como os pesticidas ATZ e carbendazim (CBM). Nos ensaios de remoção de ATZ e CBM com diferentes porcentagens de massa de adsorvente (MON) e variação do pH inicial, observou-se que à medida que porcentagem de massa de adsorvente (MON) aumenta, a capacidade de ATZ absorvida diminui, assim como nos ensaios realizados com CBM. Os hidrogéis de matriz biopolimérica, foram desenvolvidos utilizando alginato de sódio (AS) e AS em proporções diferentes de MON (50 e 100 % mMON / mAS), foi realizado a caracterizações dos hidrogéis produzidos quanto ao ponto de carga zero, capacidade de absorção aquosa, espectroscopia infravermelho por transformada de Fourier, calorimetria exploratória diferencial, microscopia eletrônica de varredura e teor de carbono orgânico total. Os ensaios de adsorção com os hidrogéis produzidos foram realizados com o pesticida ATZ, onde MON apresentou melhores resultado em comparação com CBM. Observou-se que à medida que a concentrações de adsorvente aumenta, a capacidade de ATZ absorvida ao tempo de 24 horas diminui e que o pH mais ácido favorece o processo de adsorção. O estudo cinético foi realizado com concentração inicial de ATZ de 4 mg/L, 2% m/v de adsorvente (hidrogéis) em pH 7,0 a 25 °C, as remoções de equilíbrio foram 0,018, 0,021 e 0,023 mg/g para os hidrogéis de AS, AS-M 50% e AS-M 100%, respectivamente. O AS-M 100 % mostrou o melhor desempenho de adsorção, de acordo com os parâmetros obtidos após o ajuste das cinéticas de adsorção, aos modelos cinéticos, o melhor modelo ajustado foi de Elovich e o de pseudo-segunda ordem, indicando que a adsorção ocorre pelo mecanismo de quimissorção (assim como no estudo com as sementes de MON em pó), e que também existe uma grande heterogeneidade energética na superfície dos hidrogéis. No geral, conclui-se que é possível produzir hidrogéis de sementes de Moringa oleifera e alginato de sódio, sendo capaz de melhorar o manuseio desse material e de reduzir o teor orgânico no tratamento, porém com uma capacidade de adsorção inferior à de Moringa in natura.
Resumo (inglês)
The indiscriminate use of pesticides around the world generates numerous environmental problems, affecting groundwater and surface water systems. These watersheds are mainly used to obtain water for human consumption, so it is a challenge to find solutions for the decontamination of pesticides. The objective of this work paper is to develop eco-friendly adsorbents, using techniques that improve their handling and recovery in water, through the use of biopolymer hydrogels with Moringa Oleifera seeds and to evaluate the adsorption capacity of these materials in pesticide remediation treatments in aqueous solution. Moringa oleifera seeds were initially evaluated in natura, washed and after chemical and/or thermal treatment (MON, MOL, MONT, MONQ, MONQT and MONTQ), in the removal of atrazine (ATZ). MON showed better ATZ adsorption capacity with q = 0.830 mg/g in the removal of ATZ. Once the adsorbent (MON) was defined, tests were carried out on the pesticides ATZ and carbendazim (CBM). In the ATZ and CBM removal tests with different concentrations of adsorbent (MON) and variation of the initial pH, it was observed that as the percentage of adsorbent mass (MON) increases, the capacity of ATZ absorbed decreases, as in the tests performed with CBM. The biopolymeric matrix hydrogels were developed using sodium alginate (AS) and AS in different proportions of MON (50 and 100% mMON / mAS), the hydrogels produced were characterized in terms of zero charge point, aqueous absorption capacity, infrared spectroscopy with Fourier transform, exploratory calorimetry differential, scanning electron microscopy and total organic carbon. Adsorption tests with the hydrogels produced were carried out with the pesticide ATZ, where MON showed better results compared to CBM. It was observed that as the adsorbent concentration increases, the capacity of ATZ absorbed over a 24-hour period decreases and that the more acidic pH favors the adsorption process. The kinetic study was carried out with an initial ATZ concentration of 4 mg/L, 2% m/v of adsorbent (hydrogels) at pH 7.0 at 25 °C, the equilibrium removals were 0.018, 0.021 and 0.023 mg/g for the AS, AS-M 50% and AS-M 100% hydrogels, respectively. AS-M 100% showed the best adsorption performance, according to the parameters obtained after adjusting the adsorption kinetics, the empirical kinetic models that best correlated were Elovich and pseudo-second order, indicating that the adsorption occurs through the chemisorption mechanism (as happened in the study with powdered MON seeds), and that there is also a great energetic heterogeneity on the surface of the hydrogels. Overall, it is concluded that it is possible to produce hydrogels from Moringa Oleifera seeds and sodium alginate, capable of improving the handling of this material and reducing the organic content in the treatment, but with an adsorption capacity lower than that of in natura Moringa.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português
Como citar
LOUSADA, Maria Eduarda Gonçalves. Utilização de adsorventes naturais encapsulado em hidrogel biopolimérico para a remoção de pesticidas em água. 2024. Tese (Doutorado em Ciências Ambientais) – Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Estadual Paulista, Sorocaba, 2024.
