UNESP – Universidade Estadual Paulista Instituto de Biociências – Câmpus de Botucatu Título do Projeto de Pesquisa: APLICAÇÃO DE CARVÃO ATIVADO FUNCIONALIZADO PARA ADSORÇÃO DE ESPÉCIES METÁLICAS DE AMOSTRA DE ÁLCOOL COMBUSTÍVEL Pesquisadora: Adrielli Cristina Peres da Silva Coordenador: Prof. Dr. Valber de Albuquerque Pedrosa Botucatu-SP Maio/2024 RESUMO DO PROJETO A pesquisa em remoção de espécies metálicas de amostras de álcool combustível tem sido uma área de interesse significativo devido aos crescentes problemas de poluição ambiental e de saúde pública decorrentes da exposição a esses contaminantes. Este projeto abordou a utilização de um material adsorvente funcionalizado com melamina para efetuar a remoção dessas espécies, visando mitigar os impactos adversos no meio ambiente e na saúde humana. A funcionalização do carvão ativado com melamina é uma abordagem que busca melhorar a capacidade de adsorção do material, tornando-o mais eficiente na remoção de metais presentes no álcool combustível (TEIXEIRA et al., 2006; SKERFVING et al., 1998). A preocupação com a presença de metais em emissões veiculares, especialmente em áreas urbanas, tem motivado o desenvolvimento de tecnologias para reduzir esses contaminantes. Neste contexto, a adsorção surge como um método promissor devido à sua eficácia e menor custo em comparação a outros processos de remoção. A interação entre os átomos do ligante presente na superfície do material adsorvente e as espécies metálicas permite a complexação e consequente remoção desses contaminantes. Sendo assim, uma sequência de análises de caractetização do material foi realizada, nas quais utilizaram-se técnicas como espectroscopia vibracional em infravermelho, titulação pelo método de Boehm, determinação do ponto de carga zero, análise elementar de nitrogênio, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X e microscopia eletrônica de varredura. Adicionalmente, foram realizados estudos de adsorção para determinar parâmetros importantes, como o tempo mínimo de contato, pH favorável para adsorção e capacidade máxima de adsorção da espécie metálica em estudo. A análise dos resultados obtidos permitiu avaliar as propriedades adsortivas do material e seu potencial para aplicação na filtração de espécies metálicas em amostras de álcool combustível, contribuindo assim para a redução do impacto ambiental e proteção da saúde pública. METODOLOGIA O material foi obtido por meio da coleta de amostras de folhas de Typha sp, posteriormente por lavagem e secagem completa em estufa de circulação de ar. O material seco foi triturado em moinho de facas do tipo Willye (NL-226-02 – New Lab), operando a uma rotação fixa de 1730 rpm, e passou por um sistema de separação granulométrica através de peneiras (Tamis) até obter grânulos com tamanho na faixa de 63 a 106 μm, cuja faixa torna-se possível a manipulação em sistemas extratores do tipo Soxhlet, além de garantir eficiência no processo de lavagem e facilitar a interação com o solvente. O pó obtido após a lavagem foi submetido ao processo de carbonização, por meio de processo de pirólise, usando um forno com temperatura de 500 °C, sob fluxo de Nitrogênio (N2). O material carbonáceo obtido foi lavado para a remoção de resíduos e desobstrução dos poros formados por meio da ativação com nitrogênio, apresentado na Figura 1. Figura 1. Principais etapas envolvidas no processo de ativação química. Fonte: Adaptado de OLIVEIRA, 2016. O carvão ativado (CA) foi submetido a uma reação de modificação de sua superfície, cuja rota sintética foi seguida com base nos trabalhos consultados na literatura para a incorporação de grupamento amino na superfície (NEGHLANI; RAFIZADEH; TAROMI, 2011). A reação se processou em solução de etanol/ água (1:3, v:v), onde moléculas de ligante 1,3,5-Triazina-2,4,6-triamina (melamina) foi adicionado juntamente com trietilamina para a devida desprotonação dos grupos presentes na estrutura. Após o ligante, adicionou-se o carvão ativado e o sistema permaneceu por 48 h em agitação constante e sob refluxo, tempo suficiente para promover o ancoramento do ligante na superfície do material. O propósito de ancorar o ligante na superfície do material consiste em introduzir moléculas contendo grupos de interesse, que possuem pares de elétrons não ligados, capazes de estabelecer complexação com as espécies metálicas em solução alcoólica. O ligante selecionado para funcionalizar o material, melamina (MEL), possui um anel de triazina e grupos aminos (NH2) nas extremidades, disponibilizando elétrons no átomo de nitrogênio, os quais coordenam espécies metálicas. Além disso, a presença desses grupos confere polaridade à estrutura, promovendo a interação com o meio alcoólico contendo as espécies metálicas e facilitando ainda mais a adsorção A partir do material obtido e para compor a etapa de caracterização, realizou- se análise no FTIR (do inglês, Fourier Transform Spectroscopy), cuja técnica permite a identificação de bandas em frequências específicas, influenciadas pela presença de grupos funcionais próximos. Os espectros foram adquiridos na faixa de 4000 – 400 cm-1, com resolução de 4 cm-1 e 200 varreduras para a amostra de carvão ativado em forno, para o ligante melamina puro e também para o material funcionalizado, com o objetivo de identificação de grupos funcionais característicos em cada etapa de síntese. Para se obter informações a respeito da carga da superfície do material investigou-se o ponto de carga zero (PZC), onde o material foi submetido a soluções com diferentes faixas de pH (1-12), ajustando-as com solução de ácido nítrico (HNO3) e hidróxido de sódio (NaOH) (0,1 mol L-1) utilizando o pHmetro (marca Metrohm 827). Após agitação de 24 horas, mediu-se o pH de cada solução e construiu-se o gráfico do pHinicial versus o pHfinal, e o pHPZC foi determinado quando o pH final se mantém constante, ou seja, quando pHinicial=pHfinal (SCHIMMEL, 2008; TAN et al., 2008) ou o ponto em que a curva de ΔpH (pHfinal – pHinicial) em função do pHinicial intercepta o eixo x (ALFREDO et al., 2015). Para informações qualitativas e também quantitativas da superfície do carvão ativado, realizou-se o método de Boehm (BOEHM, 1994), que compreende o processo reacional descrito pela neutralização seletiva de grupos ácidos, presentes na superfície do CA, com bases de forças diferentes (JANKOWSKA; SWIATKOWSKI; CHOMA, 1991), enquanto que os grupos básicos são neutralizados por solução ácida (SALAME e BANDOZ, 1999). Nessa técnica, considera-se que o hidróxido de sódio (NaOH) neutraliza os grupos ácidos, presentes na superfície do material como ácido carboxílico, lactônicos e fenólicos. O carbonato de sódio (Na2CO3) neutraliza os grupos carboxílicos e lactônicos, enquanto o bicarbonato de sódio (NaHCO3) neutraliza apenas os grupos carboxílicos. As informações sobre os grupos ácidos se mantêm limitadas a alguns compostos, tais como ácidos carboxílicos, lactônicos e fenólicos; ignorando outros grupos presentes, como por exemplo cetonas, éteres, aldeídos e pironas; assim como outros grupos contendo nitrogênio, fósforo ou enxofre (CHIANG; HUANG; CHIANG, 2002; SALAME e BANDOZ, 1999). O método descrito se processa por meio de titulação para as determinações de grupos de interesse, posteriormente calcula-se a quantidade em concentração molar. Com o objetivo de verificar a ocorrência de funcionalização, análise elementar de nitrogênio foi realizada nos dois materiais para um comparativo. Assim, determinou-se a porcentagem de nitrogênio presente no carvão ativado (CA) e no carvão ativado funcionalizado com melamina (CA-MEL) por método semi-micro Kjeldahl, EMBRAPA (2000). Já para conhecimento da composição elementar e também sobre os grupos funcionais pertencentes à superfície, utilizou-se a espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). As medidas foram realizadas com o equipamento K-Alpha XPS – Thermo Scientific, com fonte de radiação Al-Kα (1486 eV), do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano), no modo survey e alta resolução. As varreduras em alta resolução foram realizadas na região dos picos do C, N e O, com calibração do espectro a partir do pico C1s (284,5 eV). Para o tratamento dos dados, utilizou-se o software CASAXPS® e os picos foram ajustados usando um background simulado a partir da função de Shirley. A análise da morfologia, incluindo o formato e a textura das partículas, foi realizada por meio de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) no modelo Quanta 200 da FEI Company, utilizando um detector de elétrons secundários. Este procedimento foi conduzido no Centro de Microscopia Eletrônica do IBB-UNESP (CME). Para a preparação da amostra, o material foi revestido com filme de ouro e prensado a 2 ton cm-2 com o auxílio de uma prensa hidráulica para assegurar a uniformidade da superfície da pastilha. Em seguida, as pastilhas foram fixadas em suportes de alumínio e lamínulas de vidro, e posteriormente metalizadas com ouro usando o metalizador Baltec SCD 050, com uma voltagem de 20 kV e energia K-alfa do nitrogênio de 0,3924 keV. Após as etapas de análise de caracterização, como já mencionado, realizou-se uma sequência de estudos para se determinar as propriedades adsortivas do material em meio alcoólico, que compreende o experimento de cinético, pH e capacidade máxima de adsorção. RESULTADOS E DISCUSSÃO Caracterização O processo de funcionalização, ilustrado na Figura 2, consiste em uma possível reação de substituição eletrofílica aromática por um grupamento amino (-NH2), onde o nucleófilo age como uma base de Lewis, possuindo um par de elétrons não ligados. O carvão ativado, devido à sua aromaticidade, não sofre reações de adição em sua superfície de compostos aromáticos, o que preserva sua estabilidade adicional. Essa reação é classificada como substituição, sendo favorecida pelos elétrons π no anel aromático, que tendem a reagir com bases de Lewis. No entanto, em ciclos aromáticos com grupos de alta afinidade por elétrons, como carboxilas ou carbonilas ligadas ao sistema insaturado, a dupla ligação pode atuar como um ácido de Lewis, tornando o sistema vulnerável ao ataque por espécies nucleofílicas, como o grupamento amino proveniente do ligante (SOLOMONS e FRUHLE, 2001). Figura 2. Esquema para elucidação do mecanismo de reação para a funcionalização do material carvão ativado. Fonte: Próprio autor. Sobre a estequiometria, as quantidades de carvão e ligante foram definidas com base em estudos anteriores da literatura, visando a incorporação de grupamento amino na superfície, mantendo a proporção necessária para a funcionalização. Levou- se em conta que o grupamento amino atua como orto-para-dirigente, ativando as posições 2, 4 e 6 do anel. (NEGHLANI; RAFIZADEH; TAROMI, 2011; SOLOMONS; SNYDER; FRYHLE, 2018). Para os resultados das análises de caracterização, quanto à espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, os principais grupos funcionais no carvão ativado que se apresentam predominantemente são carbonila, carboxila, hidroxila e enóis, responsáveis pela adsorção e reatividade do material. A melamina, com três grupos amino (-NH2), também é identificada na superfície do material após a modificação. Os espectros estão disponíveis na Figura 3. (VOLESKY, 2007; GUO e LUA, 1999; JUANG; WU; TSENG, 2002). Figura 3. Espectro de infravermelho referente ao material de carvão ativado (CA), ligante melamina (MEL) e carvão ativado funcionalizado com ligante melamina (CA-MEL). Fonte: Próprio autor. Os espectros de FTIR na Figura 3 confirmam que as bandas são semelhantes às encontradas em materiais de carvão ativado, como o carvão ativado das folhas de taboa in natura. Uma banda em torno de 1600 cm-1 sugere a presença de grupos C=O, comuns em aldeídos, cetonas, carboxilas e lactonas no carvão ativado. Estiramentos vibracionais em torno de 1436 cm-1 podem ser de ligações C=C ou de anel aromático, geralmente associadas a grupos contendo carbonila e aromatização do precursor. No espectro do carvão ativado com ligante melamina, as bandas de absorção em 3467, 3424 e 1338 cm-1 são atribuídas à vibração de estiramento NH2 (grupamento amino), enquanto as bandas em 1600 e 1430 cm-1 são atribuídas ao anel de triazina presente na melamina (ANISUZZAMAN et al., 2015; GUO e ROCKSTRAW, 2007; SHI et al., 2010; SILVERSTEIN et al., 2005). Ao determinar o valor de pH considerando o ponto de carga zero (PZC) do material funcionalizado, é possível identificar com precisão o pH das soluções das espécies metálicas em que os estudos serão conduzidos. Isso facilita a interação entre a superfície do material e o adsorvato, um dos principais objetivos do trabalho. Além disso, ao conhecer esse valor específico, que favorece o processo de adsorção, é possível garantir a compatibilidade com o meio ambiente, como rios e lagos, para aplicações em remediação ambiental. O valor de pH no PZC foi determinado como 7,5, conforme mostrado na Figura 4. Abaixo desse valor, a superfície do material apresenta carga positiva, enquanto que acima desse valor, a carga é negativa. O material se comporta como um tampão nessa faixa de pH, onde o pH permanece constante ao longo do tempo. Figura 4. Determinação do pHPZC do carvão ativado funcionalizado com o ligante melamina (CA-MEL). Fonte: Próprio autor. No que diz respeito ao método de Boehm, embora a análise não ofereça uma conclusão definitiva, ela fornece evidências significativas sobre os grupos presentes na superfície do material. Os resultados obtidos, expressos em mmol g-1, são apresentados na Tabela 1. Tabela 1. Principais grupos presentes na superfície do carvão. Amostra Grupos Ácidos (mmol g-1) Grupos Básicos (mmol g-1) Carboxílicos Lactônicos Fenólicos CA 3,19 0,29 0,43 2,90 CA-MEL 2,02 0,25 0,08 5,52 Fonte: Próprio autor. Os resultados revelam que tanto o carvão ativado (CA) quanto o carvão ativado funcionalizado com melamina (CA-MEL) possuem grupos ácidos e básicos em suas superfícies. Após a funcionalização, houve uma redução significativa nos grupos carboxílicos e fenólicos, enquanto o grupo lactônico permaneceu praticamente inalterado. Essa diminuição pode estar relacionada à desprotonação do material após a reação de substituição eletrofílica, ou à sua participação direta na reação, resultando na ausência desses grupos na superfície para permitir a permanência do grupamento amino. Por outro lado, observou-se um aumento significativo nos grupos básicos para o CA-MEL em comparação ao CA, indicando a presença do grupamento amino do ligante e confirmando a ocorrência da modificação. No CA, os grupos ácidos predominam, enquanto no CA-MEL, predominam os grupos básicos, como hidroxila, carbonila e carboxila (de ácidos carboxílicos), juntamente com grupos cetona, éter, pirona e cromeno, conferindo ao material propriedades anfóteras. Portanto, sugere-se que o CA-MEL tenha uma superfície predominantemente básica, tornando-o mais propenso a adsorver espécies catiônicas, como os metais pesados, e assim apresentando propriedades adsortivas para a complexação dessas espécies. (BANSAL e GOYAL, 2005; RAMÓN et al., 1999). Por meio do método semi-micro kjeldahl de bancada, quantificou-se 13 g kg-1 (0,92 mmol g-1) de N e comparou-se os resultados obtidos do material antes e após reação de funcionalização. As concentrações de nitrogênio, antes e após o processo de funcionalização estão representados na Tabela 2, e teve um aumento de 0,91 % de nitrogênio após a reação de funcionalização, o que é possível inferir que a funcionalização ocorreu. Tabela 2. Valores referentes à porcentagem (% m/m) de N nas amostras. Amostra Quantidade de N (%) CA 1,30 CA - MEL 2,21 Fonte: Próprio autor. A Espectroscopia de Fotoelétrons excitados por raios X permite a identificação das espécies presentes nos biocarvões e fornece informações sobre a quantidade relativa dos elementos químicos em suas superfícies. Isso é alcançado através da análise das energias de ligação dos fotoelétrons C1s, N1s e O1s, que pode complementar outras técnicas. A análise dos espectros antes e após a funcionalização (Figura 5.) revela picos característicos de carbono, nitrogênio e oxigênio; indicando a composição do material em ambas as situações. (BANDOSZ, 2009; CHINGOMBE et al., 2005; MORENO-CASTILLA et al., 2000; FIGUEIREDO et al., 1999; VOLGMANN et al., 2010; XIAO et al., 2013). Figura 5. Espectros de XPS para as amostras de carvão ativado (CA) e de carvão ativado funcionalizado com melamina (CA-MEL). Fonte: Próprio autor. Na tabela a seguir, um comparativo das porcentagens de cada elemento (carbono, oxigênio e nitrogênio) do material de carvão ativado e também funcionalizado com ligante melamina. Tabela 3. Valores referentes à porcentagem (% m/m) de cada elemento (C, O e N) nas amostras. CA CA-MEL Elemento Químico Concentração (%) Elemento Químico Concentração (%) C1s 85,0 ± 0,4 C1s 81,6 ± 0,3 O1s 13,3 ± 0,3 O1s 16,4 ± 0,2 N1s 1,7 ± 0,2 N1s 2,0 ± 0,1 Fonte: Próprio autor. No estudo comparativo entre as concentrações de elementos químicos nas amostras de carvão ativado e carvão ativado funcionalizado, observa-se uma diminuição na concentração de C1s e um aumento na concentração de O1s e N1s na amostra de CA-MEL (Tabela 3.). Essa variação pode ser atribuída ao processo de funcionalização, que envolve a inserção de grupamentos amino (-NH2) provenientes do ligante. Os resultados dos espectros corroboram a ocorrência da funcionalização. Os espectros de XPS foram analisados para os elementos C1s, N1s e O1s, com atribuição dos picos correspondentes. Para o C1s, as gaussianas em 285,8 eV identificam ligações de C-C em cadeias alifáticas e aromáticas, enquanto em 285,8 eV ocorrem ligações de C-O de hidroxilas e carboxilas, e em 288,0 eV, ligações C=O de carbonilas, típicas da superfície do carvão ativado. No O1s, picos alargados em 531,7 eV (C=O) e 533,4 eV (C-O) confirmam a presença desses grupos na superfície do material. Para o N1s, devido à variedade de espécies que o nitrogênio pode formar, a atribuição é mais desafiadora, mas a variação na intensidade sugere um aumento significativo após a funcionalização, que introduz o grupo amino (-NH2). Esses resultados corroboram os obtidos pela espectroscopia de infravermelho. A microscopia eletrônica é uma ferramenta crucial para analisar a morfologia de partículas, permitindo a observação de textura, tamanho e forma das mesmas. Essas informações são essenciais para entender as propriedades de adsorção do material. A Figura 6 mostra o carvão ativado puro, enquanto a Figura 7 mostra o carvão ativado funcionalizado com melamina, ambas obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com feixe de elétrons secundários. Figura 6. Microscopia do CA. a) 160x; b) 600x; c) 2400x e d) 5000x. Fonte: Próprio autor. Figura 7. Microscopia do CA-MEL. a) 160x; b) 600x; c) 2400x e d) 5000x. Fonte: Próprio autor. Ao analisar as propriedades de adsorção do material, podemos deduzir a respeito da área superficial disponível, o que influencia diretamente na capacidade de adsorção e na acessibilidade dos poros pelas partículas. A observação microscópica revela que o carvão ativado é predominantemente composto por partículas cilíndricas e alongadas, enquanto o carvão ativado funcionalizado com melamina exibe uma variedade de tamanhos e formas de partículas. No entanto, uma investigação mais aprofundada revela a presença de poros uniformes e regulares em ambas as amostras, com uma superfície heterogênea caracterizada por placas paralelas e uma densa rede de canais, características típicas de materiais fibrosos (ANISUZZAMAN et al., 2015; GIBSON, 2012). Estudos de Adsorção de Cobre (II) em Meio Alcoólico Para complementar o estudo de caracterização desenvolvido também durante o processo de doutorado, é de grande necessidade compreender as propriedades de adsorção do material. Portanto, foram examinados parâmetros importantes, incluindo o tempo necessário para atingir o equilíbrio de adsorção com a solução metálica, o efeito do pH e a capacidade máxima de adsorção para a espécie metálica (cobre) em álcool 99,7 %, simulando a condição do solvente como combustíveis. A seleção da espécie metálica investigada neste estudo decorre da observação de sua notável capacidade de adsorção em estudos prévios de adsorção em meio aquoso, conduzidos como parte integrante do projeto de doutorado anteriormente empreendido. Essas investigações oferecem insights sobre as condições ideais para promover a adsorção dessas espécies e auxiliam na compreensão dos mecanismos de interação entre a fase sólida e líquida durante o equilíbrio dinâmico. Os testes das propriedades de adsorção foram realizados em lotes utilizando um homogeneizador de tubos axial, onde o sobrenadante foi recuperado após o equilíbrio dinâmico, e a determinação da concentração da espécie metálica foi determinada por meio da Espectromeria de Absorção Atômica com chama (FAAS, do inglês Flame Atomic Absorption Spectrometry). O primeiro a ser analisado é em função do tempo mínimo de contato. Após a construção dos gráficos de Nf (mmol g-1) em relação ao tempo de contato no experimento cinético, é possível entender o mecanismo que governa a adsorção das espécies metálicas, envolvendo transferência de massa na solução e reação química. O modelo pseudo-segunda ordem é empregado para caracterizar o mecanismo de adsorção quando a curva de t/Nft versus t é linear, o qual descreveu o processo cinético de adsorção de íons metálicos no referido estudo como um processo de natureza química (quimissorção), onde ocorre compartilhamento de elétrons entre o adsorvente e o adsorvato. Essa interação é estabelecida através da formação de uma nuvem eletrônica. A equação linear deste modelo é representada pela Equação 1 (HO, 1998). Equação 1. Onde Nft representa a capacidade de adsorção avaliada em um certo intervalo de tempo (mmol g-1); Ne corresponde à capacidade de adsorção avaliado no equilíbrio de contato (mmol g-1); k2 é equivalente a constante cinética de pseudo-segunda ordem (mmol g-1 min-1), e t é o tempo de contato para cada experimento (min), o qual variou de 1 a 240 minutos. Figura 8. Estudo cinético da adsorção de Cu(II) no material CA-MEL em meio alcoólico. Fonte: Próprio autor. As constantes dos modelos de pseudo-segunda ordem, juntamente com a taxa de adsorção para a espécie metálica Cu(II) são calculadas a partir da isoterma cinética linear. O coeficiente de correlação (R²) e o valor experimental de Nf também são apresentados na Tabela 4 (DA’NA e SAYARI, 2011; JORGETTO et al., 2015). Tabela 4. Valor referente ao modelo cinético de pseudo-segunda ordem para o metal Cu(II). Metal Pseudo-segunda ordem Cu(II) Nf (exp) (mmol g-1) K2 (mmol g-1 min-1) Nf (cal.) (mmol g-1) R² 0,371 3,04 0,371 0,999 Fonte: Próprio autor. Além do tempo mínimo de contato, a análise do potencial hidrogeniônico (pH) desempenha um papel fundamental na investigação dos mecanismos de adsorção de espécies metálicas em substratos adsorventes. O pH de uma solução é um determinante essencial que influencia a capacidade de adsorção de íons metálicos. Este estudo investigou o impacto desse parâmetro nos processos de adsorção do metal Cu(II), utilizando soluções aquosas de ácido clorídrico (HCl) e hidróxido de sódio (NaOH) em diferentes concentrações para ajustar o pH na faixa de 1 a 6. Os resultados da adsorção (expressa em mmol g-1) em relação ao pH são ilustrados na Figura 9, destacando o papel dos íons hidrônio (H3O+) na adsorção, tanto em concentrações elevadas quanto baixas, o que influencia diretamente a competição pelos sítios de interação. Figura 9. Estudo em função do pH da solução de Cu(II) no material CA-MEL em meio alcoólico. Fonte: Próprio autor. O gráfico de adsorção para o metal cobre em meio alcoólico mostra que a máxima adsorção ocorre em torno do pH 5, alcançando cerca de 0,37 mmol g-1 a uma concentração de 50 mg L-1. Abaixo do pH 3, a alta concentração de íons hidrônio (H3O+) dificulta a adsorção devido à protonação dos sítios de adsorção e à competição resultante. O pH acima de 6 não foi explorado devido à tendência dos íons de precipitarem como hidróxidos, impedindo a adsorção. Esses resultados estão em consonância com o ponto de carga zero (pHPZC), indicando que acima de um determinado pH, a superfície do material está desprotonada, favorecendo a adsorção. Isso é relevante para ambientes naturais, como rios e lagos, onde o pH geralmente varia entre 5 e 6, facilitando o processo adsortivo devido à superfície não protonada do material. Um estudo também foi conduzido para determinar a capacidade máxima de adsorção do material quando em contato com a espécie metálica Cu(II) em meio alcoólico. Assim, amostra do material foi adicionada em contado com a solução de Cu(II), que teve a sua concentração variada de 1 a 400 mg L-1. Não superior a esse valor, devido à precipitação de íons metálicos da espécie, tornando a adsorção desfavorecida. De acordo com a análise gráfica, os dados experimentais da capacidade de adsorção em relação à concentração da espécie metálica mostram um comportamento típico de isoterma de adsorção (Figura 10 - a.). Para compreender o mecanismo do processo adsortivo, foram empregados os modelos de Langmuir e Freundlich. O modelo de Langmuir descreve o processo de adsorção do referido estudo (Figura 10 – b.), onde constata-se que a adsorção ocorre em monocamadas homogêneas, presumindo a ausência de interações entre as moléculas adsorvidas, enquanto o modelo de Freundlich descreve a adsorção em multicamadas, levando em conta as interações entre as moléculas adsorvidas. De acordo com a equação linearizada de Langmuir, os resultados obtidos com base na determinação do coeficiente angular (1/Ns), permitem estimar a capacidade máxima de adsorção do material (Ns). Já com base nos valores obtidos para b, para valores altos sugere que as ligações mais intensas estão estabelecidas entre os íons metálicos dissolvidos, presentes em solução, com os sítios de interação que estão no material adsorvente, ou seja, ocorre por uma forte interação que é estabelecida entre a superfície do material adsorvente com a espécie metálica dissolvidas, presentes no meio. Figura 10. a) Estudo de Adsorção da Espécie Metálica Cu(II) em função da concentração para se determinar a Capacidade Máxima e b) Linearização de Langmuir com coeficiente de correlação linear obtido. a) b) Fonte: Próprio autor. A equação de Langmuir (Equação 2.), que descreve o processo de adsorção, permite a determinação da quantidade de metal adsorvido na superfície do material em equilíbrio com uma solução de concentração conhecida, possibilitando a classificação do material com base em suas propriedades adsorptivas (ALVES, 2012; MURANAKA, 2010). Equação 2. Onde CS é a concentração da solução em equilíbrio (mmol L-1); Nf é a concentração de íons metálicos adsorvidos por meio da interação com a superfície (mmol g-1); NS a quantidade máxima de íons de metal adsorvido na monocamada por grama de adsorvente (mmol g-1), que depende do número de sítios de adsorção, e b é uma constante de adsorção que está relacionada à afinidade do adsorvato com esses sítios de ligação. Por meio da análise dos valores obtidos experimentalmente, pode-se observar que a capacidade máxima de adsorção experimental se aproxima dos dados calculados pelo modelo de Langmuir, esse fato tem muita relevância para o presente estudo, pois é possível inferir que apresenta um bom ajuste do modelo, com coeficientes de correlação (R²)=0,99 para a espécie Cu(II), onde a adsorção máxima foi de 0,5320 mmol g-1 cujo valor é consideravelmente alto, maior que em meio aquoso (0,4388 mmol g-1) para a mesma espécie, e se apresenta com destaque dentre os materiais aplicados em estudos já vistos na literatura. A adsorção de metais pesados em meio alcoólico tem sido objeto de estudo devido às suas potenciais vantagens sobre o meio aquoso. Este fenômeno é influenciado por uma variedade de fatores, incluindo a polaridade do solvente e a interação entre os metais pesados e os grupos funcionais presentes na superfície do material adsorvente. A polaridade do solvente onde as espécies metálicas estão dissolvidas, desempenha um papel crucial na adsorção, influenciando a eficiência com que os metais pesados interagem com o adsorvente. Meios alcoólicos tendem a ser menos polares do que meios aquosos, devido à menor capacidade dos grupos alcoólicos em formar ligações de hidrogênio em comparação com os grupos hidroxila em água (ROSEN e KUNJAPPU, 2012). Essa menor polaridade do solvente alcoólico reduz a competição das moléculas do solventes pela superfície do adsorvente, favorecendo assim a adsorção dos metais pesados. Além disso, a interação entre os grupos funcionais do adsorvente e os metais pesados é um fator importante na adsorção. Muitos adsorventes utilizados na remoção de metais pesados possuem grupos funcionais que interagem fortemente com íons metálicos, como sulfetos, tióis, aminas e grupos carboxílicos. Em meio alcoólico, a presença desses grupos funcionais pode facilitar ou reforçar as interações com os metais pesados, dependendo da natureza específica dos adsorventes e dos metais em questão (AL- GHOUTI et al., 2009). Neste sentido, vários estudos têm abordado a adsorção de metais pesados em meio alcoólico, explorando tanto a cinética quanto os mecanismos envolvidos nesse processo. Por exemplo, pesquisas realizadas por Ncibi et al. (2014) e Ezzeddine et al. (2019) exploraram a adsorção de íons metálicos em meio alcoólico usando diferentes tipos de adsorventes. Em resumo, a adsorção de metais pesados em meio alcoólico oferece vantagens significativas em relação ao meio aquoso devido à polaridade do solvente, que influencia a interação entre os metais pesados e os grupos funcionais do adsorvente. Essa compreensão é crucial para o desenvolvimento de estratégias eficazes de remoção de metais pesados em diferentes contextos ambientais e industriais. CONCLUSÃO Com base nos resultados experimentais obtidos e na análise das propriedades adsorptivas do material funcionalizado com melamina, é possível inferir sua notável capacidade máxima de adsorção de íons metálicos em amostras de álcool combustível. Os dados experimentais aproximaram-se dos valores calculados pelo modelo de Langmuir, indicando um ajuste satisfatório do modelo aos resultados experimentais, com coeficientes de correlação (R²) significativos. Especificamente para a espécie Cu(II), a adsorção máxima atingiu 0,5320 mmol g⁻¹, um valor consideravelmente elevado em comparação com estudos anteriores, destacando-se particularmente em relação à capacidade de adsorção em meio aquoso para a mesma espécie. A utilização de um material adsorvente funcionalizado com melamina demonstrou-se como uma estratégia promissora para a remoção eficiente de metais pesados em amostras de álcool combustível. A funcionalização do carvão ativado com melamina objetiva melhorar a capacidade de adsorção do material, o que se reflete nos resultados obtidos. Ademais, a análise da adsorção de metais pesados em meio alcoólico revelou vantagens substanciais em relação ao meio aquoso, evidenciando a influência da polaridade do solvente e a interação entre os grupos funcionais do adsorvente e os metais pesados. A menor polaridade dos meios alcoólicos, comparativamente à dos meios aquosos, favorece a adsorção dos metais pesados, devido à reduzida competição das moléculas solventes pela superfície do adsorvente. Tais achados contribuem significativamente para o avanço do conhecimento na área de remoção de contaminantes em álcool combustível, oferecendo perspectivas valiosas para o desenvolvimento de tecnologias mais eficazes e sustentáveis. A compreensão dos mecanismos de adsorção em meio alcoólico é fundamental para a concepção de estratégias eficazes de remediação ambiental e proteção da saúde pública. Conclui-se, portanto, que a adsorção em meio alcoólico, empregando materiais adsorventes funcionalizados, surge como uma abordagem promissora para a remoção de metais pesados em amostras de álcool combustível, com potencial para mitigar os impactos ambientais e salvaguardar a saúde humana. PARTICIPAÇÕES DURANTE O PERÍODO Orientação e Supervisão em Andamento Coorientação de aluno matriculado no Doutorado pelo Programa de Pós-graduação em Biotecnologia, do Instituto de Biociências de Botucatu-SP. Trabalho intitulado: Síntese e Funcionalização de Poliuretano para Aplicação em Procedimentos de Extração em Fase Sólida de Espécies Metálicas. Participação em Eventos, Congressos, Exposições, Feiras e Olimpíadas - Oficina intitulada "As Estrelas, a Tabela Periódica e Nós: a origem dos Elementos Químicos", organizado pelo ICTP-SAIFR., 2024; - Oficina intitulada “Observando o céu e construindo o conhecimento: uma introdução à astronomia", organizado pelo ICTP-SAIFR, 2024; - Live “Baterias Nucleares - Mitos e Verdades”, oferecida pelo CRQ-IV, 2024; - Live “Inovações em Química”, oferecida pelo CRQ-IV, 2024; - Seminário Online “Alternativas para a construção de uma sociedade menos capacitista”, 2024; - 1nd International Workshop on Biotechnology in Healthcare: Paths to Innovation, 2023; - 2° Dia de Campo do Agronegócio da Fatec de Botucatu, 2023; - Capacitação: Organização de Hackaton via Teams., 2023; - Curso Qualificação de Equipamentos e Validação de Processos promovido pela Biochemie, 2023; - I Congresso Internacional de Educação - SESI-SP, 2023; - I Congresso Internacional dos Diálogos em Mediação de Conflitos Escolares., 2023; - I Seminário Internacional sobre Saúde Mental e Comportamento na Escola, 2023. - I Simpósio Internacional de Biodiversidade Vegetal e suas Aplicações: Tratamento contra Bactérias Fármaco Resistentes, 2023; - I Simpósio de Ética em Pesquisa de Rondônia (SEPRO), 2023; - Integridade na Pesquisa: Aspectos éticos na Produção Científica, oferecido pela Pró-Reitoria de Pesquisa da Unesp, 2023; - Jornada Física Viva: a Física como base para a inovação e a vida., 2023; - Live: Fórum Acreditação de Laboratório e Norma ABNT NBR ISO/IEC 17025:2017, 2023; - Minicurso de Boas Práticas de Cromatografia, promovido pela Biochemie., 2023; - Minicurso de Controle de Qualidade nos Laboratórios, promovido pela Biochemie., 2023; - Minicurso de Microscopia Eletrônica de Varredura aplicada ao estudo de plantas e suas interações com o ambiente, 2023; - Palestra intitulada Produtos Naturais Anticancerígenos., 2023; - Participação da 26° Olimpíada Brasileira de Astronomia e Aeronáutica (acompanhamento de alunos), 2023; - Poesia mística e lirismo universalista na representação da experiência humana., 2023; - Programa Interação: Práticas Inclusivas na Gestão de Sala de Aula, 2023; - Seminário Online O Papel do Direito Internacional Privado para a Proteção Infantil., 2023; - Seminário sobre Proteção Ambiental e Normas Tributárias: Correlações e Propostas de Mudança", 2023; - VIII Semana Científica da UNEB -DCH- Campus IX -Barreiras Universidade, Cidadania e Educação Projetos e Perspectivas Futuras, 2023; - Avaliador no(a) VIII Workshop de Biotecnologia., Efeito do Chumbo (Pb) no desenvolvimento inicial de Peltophorum dubium, 2023; - Avaliador no(a) VIII Workshop de Biotecnologia., Avaliação de extrato fúngico para disponibilização de fósforo a partir de rochas fosfáticas, 2023; - Avaliador no(a) VIII Workshop de Biotecnologia., Propriedades antifúngicas dos óleos essenciais de Lippia sidoides, Cinnamomum camphora e Baccharis dracunculifolia sobre Aspergillus nomius, Fusarium graminearum e Fusarium verticillioides, 2023; - VIII Workshop de Biotecnologia., 2023; - Avaliador no(a) VIII Workshop de Biotecnologia., Estudo de níveis de arginase II em gestantes no segundo trimestre para a predição de pré-eclâmpsia, 2023; - Webinar Transformando a Educação: Explorando Práticas Lúdicas e Inclusivas Potencializadas por Recursos Digitais, 2023. - Webinar: Precisão, sensibilidade e alta cobertura - Melhorias para Proteômica, oferecido pela Thermo Fisher Scientific., 2023; - Webinário sobre Análises Elementares, promovido pela Biochemie., 2023; - Workshop sobre Lei da Biodiversidade e o Sistema Nacional de Gestão de Patrimônio Genético e do Conhecimento Tradicional Associado, promovido pela Pró-Reitoria de Pesquisa da Unesp e a Comissão Permanente de Gestão de Patrimônio Genético., 2023; - Avaliador no(a) XII Congrebio., Avaliação de trabalhos nas modalidades Resumo (Graduação) e Resumo (Projetos de Extensão e Ligas Acadêmicas), 2023. Participação em Bancas de Comissões Julgadoras  Banca examinadora do Processo Seletivo simplificado - Edital n° 236/41/2023 - Processo SEI n° 136.00163928/2023-81 para o Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza, na Etec Prof. Gustavo Teixeira , São Pedro-SP., 2024;  Banca Examinadora do Processo Seletivo Simplificado - Edital nº 236/42/2023, Processo SEI nº 136.00163906/2023–11 para o Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza, na Etec Prof. Gustavo Teixeira , São Pedro-SP., 2024;  Banca Examinadora do Processo Seletivo Simplificado – Edital nº 236/43/2023, Processo SEI nº 136.00163911/2023-24 para o Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza, na Etec Prof. Gustavo Teixeira , São Pedro-SP., 2024. Participação em Bancas de Trabalhos de Conclusão  Participação em banca de Paula Chiachia Pasta. Tese intitulada Síntese e aplicação de Policloreto de Vinila (PVC) modificado com extrato da folha de mamona (Ricinus communis L.) e solvente sustentável para remoção de metais do Rio Tietê, vinculado ao Programa de Pós Graduação em Biotecnologia, da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, 2023. Capitulo de Livro Publicado  PERIN, P. J. G.; SILVA, T.; GREGNANIN, B. P.; SILVA, A. C. P.; Faria, Marcos Vinicius Antonio; SAEKI, M. J.; PEDROSA, V. A.; CASTRO, G. R. Aplicação da Espuma de Poliuretano como adsorvente para Remoção de Co(II) de Amostras Aquosas In: Open Science Research XIII.13 ed.: Editora Científica Digital, 2023, p. 307-323. Artigos Completos Publicados em Periódicos  GALERA, RODRIGO MARTORELLI; DA SILVA, ADRIELLI CRISTINA PERES; JORGETTO, ALEXANDRE DE OLIVEIRA; WONDRACEK, MARCOS HENRIQUE PEREIRA; SAEKI, MARGARIDA JURI; SCHNEIDER, JOSÉ FABIÁN; PEDROSA, VALBER DE ALBUQUERQUE; MARTINES, MARCO AUTÔNIO UTRERA; CASTRO, GUSTAVO ROCHA. Application of the Biomass of Leaves of Diospyros kaki L.f. (Ebenaceae) in the Removal of Metal Ions from Aqueous Media. Separations. Fator de Impacto(2022 JCR): 2,6000, v.11, p.12 - , 2024.  SILVA, A. C. P.; PEDROSA, V. A.; SAEKI, M. J.; CASTRO, G. R. Polyvinyl Chloride (PVC) as a Robust Solid Phase for Efficient Metal Extraction from Aqueous Samples: A Comprehensive Review and Future Perspectives. Modern Concepts in Material Science. , v.5, p.1 - 6, 2023.  WONDRACEK, MARCOS HENRIQUE PEREIRA; JORGETTO, ALEXANDRE DE OLIVEIRA; DA SILVA, ADRIELLI CRISTINA PERES; SCHNEIDER, JOSÉ FABIÁN; PEDROSA, VALBER DE ALBUQUERQUE; SAEKI, MARGARIDA JURI; DE CASTRO, GUSTAVO ROCHA. Synthesis and Characterization of Mesoporous Silica Modified with Purpald and Its Application in the Preconcentration of Cu2+ and Cd2+ from Aqueous Samples through Solid-Phase Extraction. Separations. Fator de Impacto(2022 JCR): 2,6000, v.10, p.108 - , 2023. Prêmios e Títulos  Menção Honrosa pela apresentação de trabalho (coautora) no VIII Workshop de Biotecnologia, Instituto de Biociências de Botucatu;  Fase II da Olimpíada de Química SP 2023 (orientação de aluno), Olimpíada de Química do Estado de São Paulo;  Conquista de uma medalha de prata na fase final II da Olimpíada de Química do Estado de São Paulo de 2023 (orientação de aluno)., Olimpíada de Química do Estado de São Paulo. Referências Bibliográficas AL-GHOUTI, M. A., KHRAISHEH, M. A. M., AHMAD, M. N. M., & Allen, S. J. Thermodynamic behaviour and the effect of temperature on the removal of dyes from aqueous solution using modified diatomite: Adsorption kinetics and thermodynamics. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, v. 84, n.12, p. 1640–1648, 2009. ALFREDO, A. P. C.; GONÇALVES, G. C.; LOBO, V. S.; MONTANHER, S. F. Adsorção de Azul de Metileno em Casca de Batata Utilizando Sistemas em Batelada e Coluna de Leito Fixo. 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