Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/74824
Type: Tese
Title: Espuma de poliuretano de base biológica customizada com recobrimentos de copolímeros híbridos nanoestruturados para tratamento de múltiplos contaminantes aquosos
Authors: Philipe Augusto Pocidonio Silva
First Advisor: Rodrigo Lambert Oréfice
First Referee: Hugo Guimarães Palhares
Second Referee: João Paulo Ferreira Santos
Third Referee: Kátia Cecília de Souza Figueiredo
metadata.dc.contributor.referee4: Otávio Bianchi
Abstract: Projeções mostram que, em 2025, metade da população mundial estará vivendo em áreas com escassez de água. A ausência de águas superficiais, as atividades antropogênicas, e processos de obtenção de águas potáveis dispendiosos contribuem cada vez mais para esse cenário. Assim há a necessidade de desenvolver novos materiais multifuncionais e cada vez mais efetivos. Neste projeto foi produzido um sistema híbrido, composto por uma espuma de poliuretano, nanosistemas mesoporosos de celulose/haloisita, recobertos de copolímeros dibloco de poli(estireno-b-etileno-ran-butileno-b-estireno) (SEBS) e de poli(estireno-b-4-vinilpiridina) (PS-b-P4VP) contendo (TiO2) titânia. A partir da mimetização de estruturas hierárquicas porosas recorrendo ao uso de técnicas de síntese via sol-gel, hidrotermal, polimerização in situ com expansão química, e processos de inversão de fases gerando estruturas automontáveis obteve-se a funcionalidade necessária para um sistema descontaminante de corante azul de metileno, adsorção de metais pesados como Manganês, Níquel e Cobalto, e adsorção de proteínas (mioglobina) de águas contaminadas. O estudo do novo material revelou que o nanocompósito mesoporoso de celulose/haloisita em proporções diferentes (0, 5 e 10)m/m% na espuma foi responsável por um aumento de 5,5 vezes na capacidade de adsorção de manganês (Mn2+) após 30 minutos de contato com uma solução contendo este íon em pH=6,5 para a espuma contendo 5% de nanocompósito e 11,4 vezes para a espuma contendo 10% de nanocompósito, em comparação a amostra de poliuretano puro. Os valores de adsorção também elevaram para o níquel Ni2+ e Cobalto Co2+. As membranas de copolímero contendo mesoporos e nanopartículas de titânia (0; 0,5; 1,0)m/m% foram obtidas e elevaram a adsorção de mioglobina em pelo menos 50% em comparação a espuma contendo 10% de nanocompósito (Ce/Ha). Além disso, a nanopartícula de TiO2 acrescida pela primeira vez pela solução de não solvente no processo de inversão de fases, possibilitou elevar em 10% a atividade fotocatalítica e de degradação de corante azul de metileno nas composições testadas. O sistema desenvolvido neste trabalho foi pela primeira vez modulado e demostra grande potencial único na atuação como múltiplo descontaminante em meio aquoso.
Abstract: Projections show that, by 2025, half of the world's population will live in areas with water scarcity. This scenario of the absence of disponibility water is also due to anthropogenic activities and expensive drinking water-obtaining processes. Therefore, there is a need to develop new multifunctional and increasingly effective materials. In this project, a hybrid system was produced consisting of polyurethane foam, mesoporous cellulose/halloysite nanosystems covered with diblock copolymers of poly(styrene-b-ethylene-ran-butylene-b-styrene) (SEBS) and poly(styrene-b -4-vinylpyridine) (PS-b-P4VP) containing (TiO2) titania. From the mimicry of hierarchical porous structures using synthesis techniques via sol-gel, hydrothermal, in situ polymerization with chemical expansion, and phase inversion processes generating self-assembling structures, the necessary functionality for a dye decontaminating system was obtained. methylene blue, adsorption of heavy metals such as Manganese, Nickel and Cobalt, and adsorption of proteins (myoglobin) from contaminated water. The study of the new material revealed that the cellulose/halloysite mesoporous nanocomposite in different proportions (0, 5 and 10)m/m% in the foam was responsible for a 5.5 times increase in the manganese (Mn2+) adsorption capacity after 30 minutes of contact with a solution containing this ion at pH=6.5 for the foam containing 5% nanocomposite and 11.4 times for the foam containing 10% of nanocomposite, compared to the pure polyurethane sample. Adsorption values also increased for nickel Ni2+ and Cobalt Co2+. Copolymer membranes containing mesopores and titania nanoparticles (0; 0.5; 1.0) m/m% were obtained and increased myoglobin adsorption by at least 50% compared to foam containing 10% nanocomposite (Ce/Ha). Furthermore, the TiO2 nanoparticle added for the first time by the non-solvent solution in the phase inversion process, made it possible to increase the photocatalytic activity and degradation of methylene blue dye in the tested compositions by 10%. The system developed in this work was modulated for the first time and demonstrates an unique potential in acting as a multiple decontaminant in aqueous media.
Subject: Materiais
Ciência dos materiais
Água - Purificação
Nanocompósitos (Materiais)
Dióxido de titânio
Copolímeros
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/74824
Issue Date: 19-Apr-2024
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