Development of novel biopolymer membranes by electrospinning as potential adsorbents for toxic metal ions removal from aqueous solution

Autor(es)

Mazur, Luciana Prazeres ; Ferreira, Rafaela Reis ; Barbosa, Rennan Felix da Silva ; Santos, Pedro Henrique ; da Costa, Talles Barcelos ; Vieira, Melissa Gurgel Adeodato ; da Silva, Adriano ; Rosa, Derval dos Santos ; Mei, Lucia Helena Innocentini

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: JOURNAL OF MOLECULAR LIQUIDS; v. 395, p. 19-pg., 2023-12-21.

Resumo

This work aims to develop novel biomembranes based on PLA, PBS, or their blend and composites, with the Cloisite (R) 20A nanoclay, as adsorptive materials for metal ions removal. To obtain a membrane with good morphology and thinner diameter of the fibers, a series of nonwoven mats were prepared by electrospinning. To improve the adsorption performance of the electrospun membranes, thermal and acid modifications were carried out in the nanoclay before the electrospinning process, and the final electrospun membranes were applied in the removal of Cr(VI), Cu(II), Cd(II), Zn(II), Ni(II), and Mn(II) ions present in a multi-metal solution. The PBS/PLA/C20A (80/10/10) membrane obtained with an injection flow rate of 3 mL/h, needle tip-to-collector distance of 15 cm, and voltage of 20 kV were selected for the synthesis of the adsorptive membranes, which has the best morphology due to the small average diameter of the fiber and bead-free structures. The characterization techniques (TGA, BET, helium pycnometry, RMN, and DMA) results proved that the addition of PLA and nanoclay resulted in the formation of a material more resistant and with high porosity and specific surface area than the neat PBS. It can be seen that the membranes prepared with the nanoclay after thermal modification showed high metal removal efficiency than the mats designed with the raw nanoclay and after acid modification. It was also possible to conclude that PBS and PLA present the capacity to gradually release organic carbon compounds, which can be used directly as electron donors for Cr(VI) reduction. (AU)

• Processo FAPESP: 20/13703-3 - Materiais porosos ecológicos para a recuperação e reavaliação de metais recuperados de água contaminada
• Beneficiário: Derval dos Santos Rosa
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 21/14714-1 - EMU concedido no processo 2020/13703-3 (projeto temático): Cromatógrafo de Íons Modular 940 Professional IC Vario
• Beneficiário: Derval dos Santos Rosa
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 21/08296-2 - Desenvolvimento de hidrogéis de quitosana contendo nanoestruturas de celulose modificada para remoção e recuperação de metais em águas contaminadas
• Beneficiário: Rennan Felix da Silva Barbosa
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 22/11133-0 - Desenvolvimento de hidrogéis porosos biodegradáveis de amido contendo nanocelulose ou nanoargilas modificadas para remoção e recuperação de metais em águas contaminadas
• Beneficiário: Talles Barcelos da Costa
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 22/06829-6 - Materiais porosos ecológicos para a recuperação e reavaliação de metais recuperados de água contaminada
• Beneficiário: Luciana Prazeres Mazur
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 22/01382-3 - Hidrogéis de celulose contendo argilas modificadas para remoção e recuperação de íons metálicos presentes em águas contaminadas
• Beneficiário: Rafaela Reis Ferreira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado