Membranas nanocompósitas contendo nanopartículas quimicamente modificadas com plasma: o efeito do plasma para desenvolver membranas de alta performance para remediação ambiental

• Processo: 24/15696-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 30 de novembro de 2024
• Data de Término da vigência: 29 de novembro de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Lucia Helena Innocentini Mei
• Beneficiário: Paulo Henrique Camani
• Supervisor: Vijaya Rangari
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Tuskegee University (TU), Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 23/11229-0 - Membranas porosas biodegradáveis compósitas de PLA contendo nanoargila/nanocelulose para remoção e recuperação de EPTs de águas contaminadas, BP.PD
• Assunto(s): Polímeros (materiais)
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Low-temperature plasma | nanocellulose | Nanoclay | nanocomposite membranes | PTEs | surface modification | Materiais poliméricos

Resumo

O tratamento convencional de água para remover elementos potencialmente tóxicos (EPTs) não consegue capturar eficientemente os íons metálicos tóxicos da água contaminada. Neste contexto, membranas adsortivas contendo nanopartículas podem ser uma abordagem promissora para remover EPTs em água contaminada. No entanto, se as nanopartículas forem encapsuladas ou não se dispersarem homogeneamente por toda a matriz polimérica, a eficiência do sistema de captura de EPT será comprometida. Assim, este projeto visa modificar quimicamente a superfície de nanocelulose/nanoargilas para melhorar sua dispersão por toda a matriz inserindo grupos funcionais criados por irradiação de plasma de baixa temperatura em suas superfícies. Variações de gases durante a irradiação de plasma, como SF6, O2 e Ar/NH3, serão realizadas, bem como outros parâmetros, para atingir a modificação de superfície desejada das partículas com capacidade aprimorada de remover os íons metálicos tóxicos. Depois, essas nanopartículas modificadas serão introduzidas dentro da matriz de poli(ácido láctico) (PLA) para fabricar os nanocompósitos adsorventes obtidos pelo processo de eletrofiação, avaliando posteriormente suas propriedades intrínsecas e aplicações como adsorventes. As investigações primárias da dispersão das nanopartículas através da matriz polimérica serão baseadas em análises microscópicas, como MEV, MET, MEV-EDS e MEV-FEG). Além disso, espera-se que uma erosão da superfície da membrana nanocompósita a partir de plasma de baixa temperatura usando ar exponha os sítios ativos das nanopartículas modificadas, aumentando sua capacidade de capturar EPTs. O efeito dessa irradiação de plasma nos aspectos morfológicos e estruturais e nos testes de sorção do cromo hexavalente (Cr6+), como testes de sorção de equilíbrio, avaliação de pH e estudos cinéticos, serão investigados e relacionados à eficiência do sistema. Esses resultados ajudarão a compreender o desempenho adsorvente das nanopartículas modificadas e membranas nanocompósitas não tratadas e tratadas com tratamento de plasma de ar frio. Espera-se que tal método de irradiação de plasma frio possa criar grupos funcionais ativos na superfície das nanopartículas, promovendo sua dispersão homogênea na membrana polimérica e, ao mesmo tempo, aumentando a aplicabilidade dessas membranas para reter e adsorver Cr6+.

Publicações científicas

(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)

DA COSTA, TALLES B.; CAMANI, PAULO H.; FERREIRA, RAFAELA R.; SOUZA, ALANA G.; VIEIRA, MELISSA G. A.; ROSA, DERVAL DOS S.. Sustainable starch-microcellulose composite hydrogels for efficient removal of heavy metals from water. International Journal of Biological Macromolecules, v. 317, p. 16-pg., 2025-06-01. (23/11783-8, 19/16301-6, 21/08296-2, 24/08105-0, 22/01382-3, 24/15696-5, 22/11133-0, 23/11229-0, 20/13703-3)

DA COSTA, TALLES B.; CAMANI, PAULO H.; FERREIRA, RAFAELA R.; BARBOSA, RENNAN F. S.; ROSA, DERVAL DOS S.. Enhancing Corn Starch Hydrogels for Effective Sorption of Potentially Toxic Metals: The Role of Amylose and Amylopectin Content. JOURNAL OF POLYMERS AND THE ENVIRONMENT, v. 33, n. 3, p. 21-pg., 2025-01-25. (22/01382-3, 19/16301-6, 24/08105-0, 21/08296-2, 22/11133-0, 23/11783-8, 24/15696-5, 20/13703-3, 23/11229-0)