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ORCID:  http://orcid.org/0009-0008-7488-8803
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acceso: Acesso Embargado
Fecha de embargo: 2025-11-16
Título: Desenvolvimento de monolitos poliméricos porosos a base de acetato de celulose para remoção de contaminantes em efluentes: estudo de remoção de cristal violeta
Título (s) alternativo (s): Development of porous polymeric monoliths based on cellulose acetate for removing contaminants in effluents: violet crystal removal study
Autor: Ricci, Poliana
Primer orientador: Assunção, Rosana Maria Nascimento de
Primer coorientador: Faria, Anizio Marcio
Primer miembro de la banca: Pasquini, Daniel
Segundo miembro de la banca: Barud, Hernane da Silva
Resumen: Monolitos são peças únicas, formados por uma estrutura hierarquicamente porosa interconectada tridimensionalmente. Esses materiais podem ser empregados em processos de separação e extração de compostos de interesse ambiental, farmacológico e/ou biológicos. Neste trabalho, o acetato de celulose (CA) foi utilizado na produção de monolitos por separação de fase induzida por não solvente impactada termicamente (TINIPS). Para melhor compreensão dos processos que levam a formação dos monolitos, soluções de CA em Dimetilformamida (DMF) foram estudados na presença dos não solventes: n-butanol, n-hexanol e n-octanol. A partir destes estudos, monolitos foram preparados a partir das formulações: DMF/Butanol (MCAB) igual a 1,0/1,5 (v/v), DMF/Hexanol (MCAH) e DMF/Octanol (MCAO) a razão foi de 1,0/1,0 (v/v). As soluções foram resfriadas e mantidas aproximadamente por três semanas em repouso para formação do gel, troca de solventes e secagem para formação dos monolitos que foram caracterizados por FTIR, TGA, DSC, DR-X, ASAP, MEV e porosidade. Os monolitos apresentaram diferenças em algumas propriedades em comparação ao CA, como o aumento da porosidade total que leva a uma efetiva interferência nas propriedades térmicas. O aumento de porosidade foi confirmado pelas medidas de macroporosidade, imagens MEV e análise da área superficial e porosidade. As imagens MEV mostraram a estrutura porosa dos monolitos sendo que o MCAO apresentou estrutura aberta e os demais MCAH e MCAB apresentaram estrutura porosa esponjosa e globular. As diferenças nas morfologias são devido ao tamanho da cadeia carbônica do álcool e às diferenças na taxa de desmistura da solução polimérica. Os monolitos MCAH e MCAO apresentam área superficial de 73 m2 g-1 e 1,430 m2 g-1, com o diâmetro médio de poros entre 2 nn e 50 nm, o que indica a presença de mesoporos. O monolito de MCAO foi selecionado para os estudos de adsorção/dessorção do corante cristal violeta (CV). Os monolitos prontamente adsorvem o CV, com moderada capacidade máxima de adsorção (qe) possivelmente dependente da modulação da hierarquia porosa dos monolitos, considerando a presença de micro e mesoporos. Em ensaios de dessorção do CV visando a recuperação do monolito após ciclos de adsorção, foram testados os solventes extratores do CV entre eles o: etanol, metanol, solução de pH 2 e pH 9, com bons resultados para os solventes etanol e metanol. Desse modo, conclui-se que a proposta de desenvolver uma estrutura de hierarquia porosa a base da CA para a extração do corante CV demostrou resultados efetivos e promissores para novas aplicações, como extração, reatores, imobilização, troca iônica, catálise e sensores.
Abstract: Monoliths are unique pieces formed by a hierarchically interconnected three-dimensional porous structure. These materials can be employed in separation and extraction processes of environmentally, pharmacologically, and/or biologically relevant compounds. In this study, cellulose acetate (CA) was used in the production of monoliths through thermally induced nonsolvent phase separation (TINIPS). To better understand the processes leading to monolith formation, solutions of CA in Dimethylformamide (DMF) were studied in the presence of nonsolvents: n-butanol, n-hexanol, and n-octanol. Based on these studies, monoliths were prepared from the formulations: DMF/Butanol (MCAB) at 1.0/1.5 (v/v), DMF/Hexanol (MCAH), and DMF/Octanol (MCAO) at a ratio of 1.0/1.0 (v/v). The solutions were cooled and kept at rest for about two weeks to form the gel, followed by solvent exchange and drying to form the monoliths. The monoliths were characterized using FTIR, TGA, DSC, DR-X, ASAP, SEM, and porosity measurements. The monoliths exhibited differences in some properties compared to CA, such as an increase in total porosity, which effectively influenced the thermal properties. The increased porosity was confirmed by measurements of macroporosity, SEM images, and analysis of surface area and porosity. The SEM images revealed the porous structure of the monoliths, with MCAO displaying an open structure, while MCAH and MCAB exhibited a spongy and globular porous structure, respectively. The differences in morphologies were attributed to the carbon chain size of the alcohol and differences in the polymer solution demixing rate. MCAH and MCAO monoliths showed a surface area of 73 m² g⁻¹ and 1.430 m² g⁻¹, with an average pore diameter ranging from 2 nm to 50 nm, indicating the presence of mesopores. The MCAO monolith was selected for adsorption/desorption studies of the crystal violet (CV) dye. The monoliths readily adsorbed CV, with a moderate maximum adsorption capacity (qe), possibly dependent on the modulation of the monolith's porous hierarchy, considering the presence of micro and mesopores. In desorption tests of CV for monolith recovery after adsorption cycles, various solvent extractors for CV were tested, including ethanol, methanol, pH 2, and pH 9 solutions, with good results obtained for ethanol and methanol solvents. Thus, it is concluded that the proposal to develop a hierarchically porous CA-based structure for the extraction of the CV dye demonstrated effective and promising results for further applications such as extraction, reactors, immobilization, ion exchange, catalysis and sensors.
Palabras clave: Monolito
Acetato de Celulose
Adsorção
Cristal Violeta
Monolith
Cellulose Acetate
Adsorption
Adsorption
Crystal Violet
Área (s) del CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Tema: Química
Compostos poliméricos
Violeta de genciana
Acetato de celulose
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Química
Cita: RICCI, Poliana. Desenvolvimento de monolitos poliméricos porosos a base de acetato de celulose Para remoção de contaminantes em efluentes: estudo de remoção do corante cristal violeta. 2023. 115 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.599.
Identificador del documento: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.599
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/40995
Fecha de defensa: 1-ago-2023
Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS): ODS::ODS 6. Água potável e saneamento - Garantir disponibilidade e manejo sustentável da água e saneamento para todos.
Aparece en las colecciones:DISSERTAÇÃO - Química

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