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

• Processo: 19/07822-2
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2019
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2022
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: PATRICIA PREDIGER
• Beneficiário: PATRICIA PREDIGER
• Instituição Sede: Faculdade de Tecnologia (FT). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Limeira , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Bruno André Fernandes de Jesus da Silva Nunes ; Carolina Siqueira Franco Picone ; Rafael de Lima Oliveira
• Assunto(s): Nanocelulose Óxido de grafeno Poluentes Adsorção
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: adsorção | Adsorventes | nanocelulose | Óxido de Grafeno | poluentes | Purificação de águas | 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)

Publicações científicas

(21)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

VASCONCELOS DE ALMEIDA, ARTHUR DA SILVA; NEVES, TAUANY DE FIGUEIREDO; CARLOS DA SILVA, MEURIS GURGEL; PREDIGER, PATRICIA; ADEODATO VIEIRA, MELISSA GURGEL. Synthesis of a novel magnetic composite based on graphene oxide, chitosan and organoclay and its application in the removal of bisphenol A, 17 alpha-ethinylestradiol and triclosan. JOURNAL OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL ENGINEERING, v. 10, n. 1, FEB 2022. (20/16004-9, 19/07822-2, 19/25228-0)

MARTINS, JUNIA TEIXEIRA; GUIMARAES, CARLOS HENRIQUE; SILVA, PAULA MAYARA; OLIVEIRA, RAFAEL L.; PREDIGER, PATRICIA. Enhanced removal of basic dye using carbon nitride/graphene oxide nanocomposites as adsorbents: high performance, recycling, and mechanism. Environmental Science and Pollution Research, v. 28, n. 3, p. 3386-3405, JAN 2021. (19/07822-2)

TANAMACHI, AMANDA RODRIGUES; FERNANDES, FABIO HENRIQUE; DE SOUZA VENDEMIATTI, JOSIANE APARECIDA; PREDIGER, PATRICIA; CAMPAROTTO, NATALIA GABRIELE; ROCHA, NOEME SOUSA; UMBUZEIRO, GISELA ARAGAO; FAVERO SALVADORI, DAISY MARIA. Mutagenicity of a novel 2-phenylbenzotriazole (non-chlorinated 2-phenylbenzotriazole-9) in mice. Environmental and Molecular Mutagenesis, v. 62, n. 8, SEP 2021. (18/04105-5, 19/07822-2, 14/50945-4)

PAIXAO, GUSTAVO ROCHA; CAMPAROTTO, NATALIA GABRIELE; BRIAO, GIANI DE VARGAS; OLIVEIRA, RAFAEL DE LIMA; COLMENARES, JUAN CARLOS; PREDIGER, PATRICIA; VIEIRA, MELISSA GURGEL ADEODATO. Synthesis of mesoporous P-doped carbon and its application in propranolol drug removal: Characterization, kinetics and isothermal studies. CHEMICAL ENGINEERING RESEARCH & DESIGN, v. 187, p. 15-pg., 2022-11-01. (19/07822-2, 17/18236-1)

DA SILVA, PAULA MAYARA MORAIS; DE ALKIMIN, GILBERTO DIAS; DE CAMPAROTTO, NATALIA GABRIELE; PREDIGER, PATRICIA; NUNES, BRUNO. Toxicological effects resulting from co-exposure to nanomaterials and to a B-blocker pharmaceutical drug in the non-target macrophyte species Lemna minor. Environmental Pollution, v. 322, p. 11-pg., 2023-02-09. (19/07822-2)

NEVES, TAUANY DE FIGUEIREDO; CAMPAROTTO, NATALIA GABRIELE; BRIAO, GIANI DE VARGAS; MASTELARO, VALMOR ROBERTO; VIEIRA, MELISSA GURGEL ADEODATO; DANTAS, RENATO FALCAO; PREDIGER, PATRICIA. Synergetic effect on the adsorption of cationic and anionic emerging contaminants on polymeric membranes containing Modified-Graphene Oxide: Study of mechanism in binary systems. JOURNAL OF MOLECULAR LIQUIDS, v. 383, p. 14-pg., 2023-05-18. (19/07822-2, 13/07296-2, 19/25228-0)

CAMPAROTTO, NATALIA GABRIELE; NEVES, TAUANY DE FIGUEIREDO; PEREIRA, GUILHERME MOREIRA PACIFICO; MASTELARO, VALMOR ROBERTO; PREDIGER, PATRICIA. Synergistic effect in simultaneous adsorption of cationic and anionic emerging contaminants by chitosan aerogels containing nanocellulose-modified tannic acid. JOURNAL OF WATER PROCESS ENGINEERING, v. 53, p. 15-pg., 2023-04-29. (19/07822-2, 13/07296-2, 19/25228-0)

QUEIROZ, RUTH NOBREGA; NEVES, TAUANY DE FIGUEIREDO; DA SILVA, MEURIS GURGEL CARLOS; MASTELARO, VALMOR ROBERTO; VIEIRA, MELISSA GURGEL ADEODATO; PREDIGER, PATRICIA. Comparative efficiency of polycyclic aromatic hydrocarbon removal by novel graphene oxide composites prepared from conventional and green synthesis. JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION, v. 361, p. 15-pg., 2022-08-10. (19/07822-2, 13/07296-2, 19/25228-0)

MAGALHAES DE PAULA, THATIELY N.; SOUZA VENDEMIATTI, JOSIANE A.; CAMPAROTTO, NATALIA GABRIELE; TOLEDO, BRUNA; OLIVEIRA, ADRIA CALOTO; NEVES, TAUANY F.; UMBUZEIRO, GISELA A.; PREDIGER, PATRICIA. Behavior of two classes of organic contaminants in the presence of graphene oxide: Ecotoxicity, physicochemical characterization and theoretical calculations. Science of The Total Environment, v. 822, p. 13-pg., 2022-05-20. (19/07822-2, 19/25228-0)

CAMPAROTTO, NATALIA GABRIELE; NEVES, TAUANY DE FIGUEIREDO; MASTELARO, VALMOR ROBERTO; PREDIGER, PATRICIA. Hydrophobization of aerogels based on chitosan, nanocellulose and tannic acid: Improvements on the aerogel features and the adsorption of contaminants in water. Environmental Research, v. 220, p. 17-pg., 2023-01-04. (19/25228-0, 13/07296-2, 19/07822-2)

NEVES, TAUANY DE FIGUEIREDO; DALARME, NICOLE BARTICIOTTO; MORAIS DA SILVA, PAULA MAYARA; LANDERS, RICHARD; FRANCO PICONE, CAROLINA SIQUEIRA; PREDIGER, PATRICIA. Novel magnetic chitosan/quaternary ammonium salt graphene oxide composite applied to dye removal. JOURNAL OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL ENGINEERING, v. 8, n. 4, AUG 2020. (15/07033-7, 18/10887-6, 19/07822-2)

NEVES, TAUANY DE FIGUEIREDO; CAMPAROTTO, NATALIA GABRIELE; BRIAO, GIANI DE VARGAS; MASTELARO, VALMOR ROBERTO; DANTAS, RENATO FALCAO; VIEIRA, MELISSA GURGEL ADEODATO; PREDIGER, PATRICIA. Graphene oxide-safranin modified@polyacrylonitrile membranes for water purification: Reuse and mechanism based on theoretical calculations and XPS analysis. JOURNAL OF WATER PROCESS ENGINEERING, v. 50, p. 17-pg., 2022-10-20. (19/07822-2, 13/07296-2, 19/25228-0)

NEVES, TAUANY DE FIGUEIREDO; DALARME, NICOLE BARTICIOTTO; MORAIS DA SILVA, PAULA MAYARA; LANDERS, RICHARD; FRANCO PICONE, CAROLINA SIQUEIRA; PREDIGER, PATRICIA. Novel magnetic chitosan/quaternary ammonium salt graphene oxide composite applied to dye removal. JOURNAL OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL ENGINEERING, v. 8, n. 4, p. 13-pg., 2020-08-01. (19/07822-2, 15/07033-7, 18/10887-6)

DE FARIAS, MARINA BARBOSA; PREDIGER, PATRICIA; VIEIRA, MELISSA GURGEL ADEODATO. Conventional and green-synthesized nanomaterials applied for the adsorption and/or degradation of phenol: A recent overview. JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION, v. 367, p. 24-pg., 2022-07-10. (19/07822-2)

MORAIS DA SILVA, PAULA MAYARA; CAMPAROTTO, NATALIA GABRIELE; NEVES, TAUANY DE FIGUEIREDO; GREGO LIRA, KATHERLY TAINA; MASTELARO, VALMOR ROBERTO; FRANCO PICONE, CAROLINA SIQUEIRA; PREDIGER, PATRICIA. Effective removal of basic dye onto sustainable chitosan beads: Batch and fixed-bed column adsorption, beads stability and mechanism. SUSTAINABLE CHEMISTRY AND PHARMACY, v. 18, DEC 2020. (13/07296-2, 19/07822-2, 19/25228-0)

MORAIS DA SILVA, PAULA MAYARA; CAMPAROTTO, NATALIA GABRIELE; GREGO, KATHER TAINA; FRANCO PICONE, CAROLINA SIQUEIRA; PREDIGER, PATRICIA. Adsorptive removal of basic dye onto sustainable chitosan beads: Equilibrium, kinetics, stability, continuous-mode adsorption and mechanism. SUSTAINABLE CHEMISTRY AND PHARMACY, v. 18, DEC 2020. (19/07822-2)

VENDEMIATTI, JOSIANE A. SOUZA; CAMPAROTTO, NATALIA G.; VIDAL, CRISTIANE; CRISTALE, JOYCE; AGAPITO, ESTEVAO VIEIRA DE MORAES; OLIVEIRA, ADRIA CALOTTO; RODRIGUES, EVERTON A.; MONTAGNER, CASSIANA C.; UMBUZEIRO, GISELA A.; PREDIGER, PATRICIA. New benzotriazoles generated during textile dyeing process: Synthesis, hazard, water occurrence and aquatic risk assessment. JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS, v. 403, FEB 5 2021. (19/07822-2)

ALMEIDA, ARTHUR DA SILVA VASCONCELOS DE; MASTELARO, VALMOR ROBERTO; SILVA, MEURIS GURGEL CARLOS DA; PREDIGER, PATRICIA; VIEIRA, MELISSA GURGEL ADEODATO. Adsorption of 17 alpha-ethinylestradiol onto a novel nanocomposite based on graphene oxide, magnetic chitosan and organoclay (GO/mCS/OC): Kinetics, equilibrium, thermodynamics and selectivity studies. JOURNAL OF WATER PROCESS ENGINEERING, v. 47, p. 18-pg., 2022-06-01. (19/07822-2, 20/16004-9)

QUEIROZ, RUTH NOBREGA; CARLOS DA SILVA, MEURIS GURGEL; MASTELARO, VALMOR ROBERTO; PREDIGER, PATRICIA; ADEODATO VIEIRA, MELISSA GURGEL. Adsorption of naphthalene polycyclic aromatic hydrocarbon from wastewater by a green magnetic composite based on chitosan and graphene oxide. Environmental Science and Pollution Research, v. N/A, p. 19-pg., 2022-11-16. (20/16004-9, 13/07296-2, 19/07822-2)

CAMPAROTTO, NATALIA GABRIELE; PAIXA, GUSTAVO ROCHA; BRIAO, GIANI DE VARGAS; OLIVEIRA, RAFAEL L.; PREDIGER, PATRICIA; VIEIRA, MELISSA GURGEL ADEODATO. Comparative effect of mesoporous carbon doping on the adsorption of pharmaceutical drugs in water: Theoretical calculations and mechanism study. ENVIRONMENTAL TOXICOLOGY AND PHARMACOLOGY, v. 99, p. 14-pg., 2023-03-10. (19/07822-2)

NEVES, TAUANY DE FIGUEIREDO; CAMPAROTTO, NATALIA GABRIELE; RODRIGUES, EVERTON AUGUSTO; MASTELARO, VALMOR ROBERTO; DANTAS, RENATO FALCAO; PREDIGER, PATRICIA. New graphene oxide-safranin modified@polyacrylonitrile membranes for removal of emerging contaminants: The role of chemical and morphological features. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 446, p. 19-pg., 2022-05-30. (19/25228-0, 13/07296-2, 19/07822-2)