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Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Embargado
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States
Embargo Date: 2027-05-12
Title: Otimização do preparo e caracterização de monolitos de silica aninhados em Esponja Mágica para uso como sorvente extrator
Author: Marcelino, Roberta
First Advisor: Faria, Anizio Marcio de
First member of the Committee: Costa, Eveline Soares
Second member of the Committee: Assunção, Rosana Maria Nascimento de
Summary: Sorventes monolíticos têm possibilitado uma maior versatilidade no preparo de amostra em análises químicas. Os monolitos podem ser preparados dentro de moldes com alta reprodutibilidade em diversos tamanhos e formas, e a sua macroporosidade possibilita o fluxo de líquidos pelo seu interior, resultando em uma alta capacidade de interação e alto fator de concentração dos analitos. Monolitos a base de sílica possuem alta resistência mecânica e facilidade de modificação, possibilitando um ajuste fino de seletividade dos sorventes. No entanto, monolitos de sílica se tornam quebradiços e se encolhem significativamente quando apresentam dimensões maiores que aquelas produzidas no interior de tubos capilares. Assim, uma estratégia simples e eficiente para a preparação desses monolitos para fins de preparação de amostra no formato desejado é a policondensação de organossilanos dentro de esponjas. Neste trabalho foi realizado um planejamento composto central para a otimização da síntese de monolitos de sílica dentro de esponjas de melamina-formaldeído para uso em extrações sortivas com monolito de sílica aninhado em esponja. Para o preparo dos monolitos de sílica, realizou-se o tratamento das esponjas de melamina com uma solução de HNO3 1 %. Em seguida, a mistura precursora com tetraetoxissilano (TEOS) e ureia foi adicionada dentro de cubos de 1 cm3 das esponjas pré-tratadas. As esponjas embebidas com a solução monolítica foram submetidas a tratamento térmico sob diferentes condições de acordo com o planejamento experimental. As melhores condições de preparação e que resultaram na maior massa, cerca de 70 mg/cm3 de monolito de sílica nas esponjas foram temperatura de condensação de 60 °C, massa de ureia de 40 mg e volume de TEOS de 500 μL. Os monolitos de sílica aninhados na esponja sob condições otimizadas foram avaliados por estereomicroscopia óptica, espectroscopia no infravermelho, análise termogravimétrica, macroporosidade, área superficial específica e microscopia eletrônica de varredura, sendo possível observar a formação da estrutura monolítica de sílica nos poros da esponja (87,5% de ocupação de 1 cm3 de esponja), com sinais característicos de grupos silanóis e ligações siloxanos. Os monolitos de sílica apresentaram formato de agulha, com área superficial em torno de 160 m2/g e estrutura contendo micro e macroporos. De uma forma geral, observa-se que os monolitos de sílica aninhados na esponja melamínica apresenta estrutura rígida sendo viável sua aplicação em processos de extração, o que não seria possível na forma de monolitos autônomos (sem o aninhamento).
Abstract: Monolithic sorbents have enabled greater versatility in sample preparation for chemical analysis. Monoliths can be prepared inside molds with high reproducibility in various sizes and shapes, and their macroporosity allows the flow of liquids through them, resulting in a high interaction capacity and high concentration factor of the analytes. Silica-based monoliths have high mechanical strength and are easy to modify, allowing fine tuning of sorbent selectivity. However, silica monoliths become brittle and shrink significantly when they have dimensions larger than those produced inside capillary tubes. Thus, the polycondensation of organosilanes inside sponges is a simple and efficient strategy for preparing these monoliths for sample preparation in the desired format. In this work, a central composite design was performed to optimize the synthesis of silica monoliths inside melamine-formaldehyde sponges for use in sorptive extractions with silica monolith nested in sponge. The melamine sponges were treated with 1% HNO3 solution to prepare the silica monoliths. Then, the precursor mixture with tetraethoxysilane (TEOS) and urea was added into 1 cm3 cubes of the pretreated sponges. The sponges soaked with the monolithic solution were subjected to heat treatment under different conditions according to the experimental design. The best preparation conditions that resulted in the highest mass, approximately 70 mg cm-3 of silica monolith in the sponges, were a condensation temperature of 60 °C, a urea mass of 40 mg, and 500 μL of TEOS. The silica monoliths nested in the sponge under optimized conditions were evaluated by optical stereomicroscopy, infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, macroporosity, specific surface area and scanning electron microscopy, and it was possible to observe the formation of the silica monolithic structure in the sponge pores (87.5% occupation of 1 cm3 of sponge), with characteristic signs of silanol groups and siloxane bonds. The silica monoliths presented a needle shape, with a surface area of approximately 160 m2/g and a structure containing micro- and macropores. In general, it is observed that the silica monoliths nested in the melamine sponge present a rigid structure, making their application in extraction processes viable, which would not be possible in the form of autonomous monoliths (without nesting).
Keywords: Sorventes monolíticos
Sílica
Esponjas de Melamina
Policondensação
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: MARCELINO, Roberta. Otimização do preparo e caracterização de monolitos de sílica aninhados em Esponja Mágica para uso como sorvente extrator. 2025. 55 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Química) – Universidade Federal de Uberlândia, Ituiutaba, 2025.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/45736
Date of defense: 12-May-2025
Appears in Collections:TCC - Química (Ituiutaba / Pontal)

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