Título - Preparação de membranas contendo carbono mesoporoso dopado com nitrogênio e enxofre e sua aplicação na remoção de metais em efluente de galvanoplastia da cidade de Limeira
Comissão Examinadora - Titulares
Profa. Dra. Patricia Prediger (Presidente) - FT/Unicamp
Prof. DR. Renato Falcão Dantas - FT/Unicamp
Profa. Dra. Miria Hespanhol Miranda Reis - UFU
Suplentes
Profa. Dra. Joyce Cristale - FT/Unicamp
Prof. Dr. Maurício Alves da Motta Sobrinho - UFPE
Local: Sala de Defesa (Prédio da Pós-Graduação da FT)
Resumo: O Brasil é um dos maiores produtores e exportadores de joias folheadas do mundo. A cidade de Limeira – SP, representa o maior polo da América Latina de produção de semijoias, onde são produzidas 70 toneladas por mês destes produtos. Na fabricação das semijoias é usado o processo de galvanoplastia, o qual gera grandes quantidades de efluentes contendo metais potencialmente tóxicos. Neste trabalho foram preparadas novas membranas de poliacrilonitrila hidrolisadas (hPAN) funcionalizadas com carbono mesoporoso dopado com nitrogênio e enxofre (NS-MPC) para a remoção de metais de efluente de galvanoplastia da cidade de Limeira. Este trabalho teve como objetivo contribuir com a comunidade de Limeira, no que tange o setor produtivo de semijoias, a comunidade em geral e com o meio ambiente. O NS-MPC foi preparado a partir da sacarose e foi caracterizado por medida de área superficial por BET, MET, DRX, FTIR, XPS e potencial zeta. As novas membranas, nomeadas hPAN@NS-MPC10, -20 e -30, foram preparadas e caracterizadas por diversas técnicas, incluindo FTIR, DRX, MEV, XPS, AFM e ângulo de contato com água. A presença de NS-MPC em membranas de hPAN resultou na formação de superfícies irregulares, subcamadas porosas fibrilares, porosidades aumentadas, maior rugosidade quadrada e hidrofilicidade reduzida. A membrana com o maior grau de porosidade, hPAN@NS-MPC-10, apresentou o desempenho adsorvente mais eficiente, atingindo percentagens de remoção de 92,6%, 93,8%, 89,0%, 77,3%, 69,5% e 82,5% para Cu, Zn, Ni, Fe, Cr e Al do efluente de galvanoplastia. O planejamento experimental fatorai mostrou que o pH da solução e a massa do adsorvente são variáveis fundamentais para a remoção eficiente de íons cobre pelas membranas, atingindo 97% de remoção. O estudo cinético da remoção de cobre mostrou que os modelos de pseudo-segunda ordem e de difusão intrapartícula apresentaram o melhor ajuste aos dados experimentais. O estudo de isoterma mostrou que o modelo de Redlich-Peterson apresentou a correlação mais favorável com os dados experimentais a 25 °C. À 35 °C e 45 °C, o modelo BET forneceu o ajuste mais adequado. Os resultados obtidos indicam que o processo de adsorção é endotérmico e que o processo de remoção é reforçado por um aumento da temperatura. Acredita-se que inicialmente ocorra a formação de uma monocamada através de complexação e interações eletrostáticas, seguida pela geração de camadas subsequentes em virtude da precipitação superficial de íons cobre. A capacidade máxima de adsorção foi determinada como sendo 111,41 mg.g-1. O estudo do mecanismo, efetuado por meio de análises de XPS, FTIR e SEM-EDS da membrana pós-adsorção, sugere a ocorrência de uma interação de troca iônica entre íons de Na+ e Cu(I), Zn(II) e Ni(II) do efluente de galvanoplastia. Foi também observado que ocorreu a complexação de íons metálicos com funções C=O, C=N, N-piridina, C-N/C≡N e OH. Ensaios de filtração indicaram que a membrana hPAN@NS-MPC-10 apresentou uma eficiência de remoção de 85,5% para o cobre. A reutilização das membranas não foi eficiente devido às fortes interações entre os metais e as membranas. Os resultados do estudo indicam que a membrana hPAN@NS-MPC se apresenta como um potencial adsorvente tridimensional para a remoção metais de efluentes de galvanoplastia reais