Espumas poliméricas contendo resíduo de catalisador da indústria de petróleo como adsorventes para contaminantes orgânicos aquosos

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Espumas poliméricas contendo resíduo de catalisador da indústria de petróleo como adsorventes para contaminantes orgânicos aquosos

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Title: Espumas poliméricas contendo resíduo de catalisador da indústria de petróleo como adsorventes para contaminantes orgânicos aquosos
Author: Marys Lene Braga Almeida
Orientador: Rodrigo Lambert Oréfice
Banca:
Presidente: Rodrigo Lambert Oréfice
Membro: Eduardo Henrique Martins Nunes; Giuliano Siniscalchi Martins; Eliane Ayres; Alamar Kasan Duarte
Subject: Materiais Teses.; Ciência dos materiais Teses.; Residuos Teses.; Espuma Teses.; Pesticidas Teses.; Adsorção Teses.; Compostos organicos Teses.
Palavra-chave: Engenharia metalurgica materiais e de minas
Date: 22-08-2017
Publisher: UFMG
Abstract: O resíduo de catalisador de petróleo (RC) foi caracterizado e quimicamente modificado com 3-aminopropiltrietoxisilano para ser aplicado como material adsorvente não convencional na contenção de petróleo e hidrocarbonetos derramados no mar, tendo sido usado óleo de girassol como modelo para o estudo. O RC apresentou expressiva área superficial específica (150±15 m2/g) e potencial de utilização como adsorvente. Para investigar formas de mitigar a contaminação da água por agrotóxicos, foram desenvolvidas espumas de poliuretano (PUF) baseadas em recursos naturais contendo diferentes quantidades do resíduo RC e testadas como adsorventes em soluções aquosas com clorobenzeno e os pesticidas atrazina (ATZ) e trifluralin (TFL), causadores de impactos negativos sobre o meio ambiente e saúde humana. Os adsorventes foram caracterizados por análise termogravimétrica, microscopia eletrônica, espectroscopia de raios X por dispersão de energia, microtomografia de raios X, espectroscopia na região do infravermelho, difração de raios X e medida de ângulo de contato. As cargas superficiais de PUF e RC foram avaliadas pelo potencial zeta. A adsorção da ATZ foi investigada em função da composição da espuma, concentração inicial do contaminante, pH da solução, método utilizado na preparação do compósito de poliuretano e tempo de contato. Estudos de cinética da ATZ se ajustaram ao modelo de pseudoprimeira-ordem e o processo de equilíbrio foi bem ajustado pelo modelo da isoterma de Freundlich. Os resultados mostraram que a porosidade, o tamanho dos poros e a interconectividade dos poros dos adsorventes preparados foram adequados para a remoção dos contaminantes. Em pH igual a 2, as espumas com elevado teor de RC obtiveram maiores eficiências de remoção de ATZ (25%) comparado ao PUF puro (12%). Por outro lado, a remoção de ATZ foi desfavorecida em pH elevado, o que foi atribuído a interações restritas de ATZ devido a mudanças na carga de superfície do adsorvente. A dessorção de ATZ foi mais efetiva em pH elevado, possibilitando a regeneração e reutilização dos adsorventes. A presença de outras espécies, como a pectina, não interferiu na remoção da atrazina e, portanto, o método proposto sugere também ser adequado na remoção do contaminante em alimentos. O compósito com alta quantidade de RC incorporado na espuma (PUF80) apresentou elevada eficiência de remoção (39%) do trifluralin em soluções aquosas com baixos pHs e a dessorção apresentou melhor comportamento em pHs elevados
Resumo em lingue estrangeira: The petroleum cracking catalyst residue (RC) was characterized and chemically modified with 3-aminopropyltriethoxysilane in order to be applied as an unconventional adsorbent material in leaked oil and hydrocarbons containment in the sea, and sunflower oil was used in the study. RC showed a high specific superficial area (150±15 m2/g) and a potential use as an adsorbent. To investigate ways of mitigating the contamination of water with pesticides, natural resource-based polyurethane foams (PUF) containing different amounts of RC were tested as adsorbents in aqueous solutions with chlorobenzene and the pesticides atrazine (ATZ) and trifluralin (TFL), both responsible for negative impacts on the environment and on human health. The adsorbents were characterized by thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy, energydispersive X-ray spectroscopy, X-ray microtomography, infrared spectroscopy, X-ray diffraction and contact angle. PUF and RC surface charges were evaluated by their zeta potential. ATZ adsorption was investigated as a function of the foam composition, initial contaminant concentration, solution pH, polyurethane preparation method and time of contact. ATZ kinetics results were fitted in the pseudofirst-order model and the equilibrium process was well adjusted by the Freundlich isotherm model. The results showed that the adsorbents porosity, pore size and pore interconnectivity were adequate for the contaminants removal. At pH 2, foams with high RC content obtained higher efficiency rates of ATZ removal (25%) compared to PUF (12%). On the other hand, ATZ removal was disfavored at a high pH, which was attributed to restricted ATZ interactions due to changes in the adsorbent surface charge. ATZ desorption was more effective at a high pH, allowing the regeneration and reuse of the adsorbents. The presence of other species, such as pectin, did not interfere with the removal of atrazine and, therefore, the proposed method also suggested to be adequate in the removal of the contaminant in food. The composite with a high amount of RC incorporated in the foam (PUF80) presented high removal efficiency (39%) of trifluralin in aqueous solutions with low pHs and the desorption was enhanced at higher pHs
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AX9LYG

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