Síntese de novos nanoadsorventes, suas caracterizações e aplicações na adsorção de poluentes em águas

Resumo

O presente projeto se refere à síntese de novos nanoadsorventes baseados em óxido de grafeno, nanocelulose e quitosana, sua caracterização e aplicação na remoção de diversos poluentes em águas, especialmente corantes e fármacos. O projeto conta com duas frentes, sendo que a primeira delas visa à preparação de esferas de quitosana contendo nanocompósitos baseados em nanocelulose cristalina substituída com poliestireno e óxido de grafeno e a outra versa sobre a preparação de partículas magnéticas de quitosana recobertas de óxido de grafeno reduzido substituído com safranina. Ambos os materiais serão aplicados na remoção de poluentes em águas via adsorção. No tange o novo material nanocelulose-poliestireno, acredita-se que o mesmo exibirá propriedades únicas provenientes da nanocelulose e do polímero hidrofóbico. Após as caracterizações, o material será incorporado ao óxido de grafeno e utilizado na geração de esferas de quitosana, que serão posteriormente empregadas na adsorção de corantes em águas, especialmente o verde malaquita. As esferas de CS atuarão como suporte sólido para a imobilização dos adsorventes, o que confere uma grande área superficial pela porosidade da esfera e a facilidade de remoção do meio após a adsorção. Será realizada a otimização do processo de remoção dos poluentes, bem como, serão estudadas as influências da adição de sais como NaCl. Além disso, serão estudadas as cinéticas, as isotermas e parâmetros termodinâmicos, bem como, o processo de reutilização das esferas após o uso. Ademais, o processo de adsorção em fluxo contínuo será avaliado. Adicionalmente, planeja-se estudar a remoção do fármaco propranolol através do processo de adsorção pelas esferas a serem sintetizadas, testes de toxicidade padronizados e métodos alternativos, como avaliação de biomarcadores em espécies aquáticas. A segunda frente trata da preparação de óxido de grafeno reduzido e sua modificação pela inserção do composto catiônico safranina. Após a síntese deste derivado de grafeno, objetiva-se a sua incorporação em partículas magnéticas de quitosana reticuladas com glutaraldeído. Após o preparo, estes materiais terão suas propriedades e estruturas caracterizadas por diversas técnicas, incluindo microscopia eletrônica de varredura e curva de magnetização. O design deste novo nanoadsorvente foi planejado com o intuito de se obter um material essencialmente catiônico e com extenso sistema de ligações sp2, que serão alcançados pela presença da quitosana/safranina e do óxido de grafeno reduzido, respectivamente. As novas partículas adsorventes serão empregadas na remoção de corantes aniônicos, especialmente o alaranjado II. Será realizada a otimização do processo de remoção variando-se diversos parâmetros e serão estudadas as cinéticas, isotermas e parâmetros termodinâmicos ligados ao processo de adsorção. Além disso, as novas partículas adsorventes poderão ser removidas do meio aquoso pelo uso de um imã, o que facilita o processo de remoção, bem como, sua reutilização após o uso, que também será investigada. (AU)