Utilização de adsorventes à base de sílica para remoção de contaminantes orgânicos em meios aquosos
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Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
“Arquivo PDF substituído por versão corrigida, conforme solicitação formal do autor(a), em 08/07/2025, aprovada pela equipe do setor do Repositório Institucional”
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Use of silica-based adsorbents for removal of organic contaminants in aqueous media
Primeiro orientador
Membros da banca
Daniel Cristian Ferreira Soares
Daniel Dornellas Athayde
Marcello Rosa Dumont
Daniel Dornellas Athayde
Marcello Rosa Dumont
Resumo
A presença de contaminantes orgânicos no meio ambiente tem aumentado cada vez mais nos últimos anos devido, principalmente, ao crescimento populacional e aos avanços tecnológicos. Diversos poluentes orgânicos têm atingido ambientes aquáticos, ameaçando a qualidade da água, a flora e a fauna por apresentarem fácil disseminação e difícil remoção. Neste trabalho, foram sintetizados materiais adsorventes à base de sílica para promover a remoção de contaminantes orgânicos em meios aquosos. A eficiência em adsorção de corantes e fármacos foi investigada, utilizando azul de metileno (AM) e dipirona sódica (DIP) como poluentes de referência. O AM é um corante sintético utilizado pelo setor de produção de tecidos e encontrado em grandes volumes nos efluentes industriais. Sua presença em meios aquosos interfere na transmissão da luz solar, prejudicando na atividade fotossintética da flora. A DIP, princípio ativo de alguns dos medicamentos mais consumidos no mundo, é um dos fármacos que atingem os ambientes aquáticos devido à excreção humana, ao descarte contínuo e incorreto e ao tratamento ineficiente dos efluentes nas estações de tratamento de água e esgoto, causando danos principalmente às espécies aquáticas. Os materiais adsorventes foram sintetizados por meio do processamento sol-gel de rota simples e ecológica. A sílica gel é um material de elevada área superficial específica (ASE), textura porosa e alta reatividade química. Devido a esses fatores, é amplamente utilizada para promover a adsorção. As amostras foram funcionalizadas com grupos amino usando duas rotas diferentes, a co-condensação e o método post-grafting. Observou-se que as amostras produzidas, apesar da ausência de catalisador, surfactante ou etapa de tratamento térmico durante sua preparação, são materiais promissore, apresentando redes de mesoporosos com altos valores de ASE e bons desempenhos em adsorção de AM e DIP. Além disso, foi observada fácil regeneração das amostras via tratamento térmico, permitindo a reutilização em ciclos de adsorção subsequentes.
Abstract
The incidence of organic contaminants in the environment has increased more and more in recent years, mainly due to population growth and technological advances. Several organic pollutants have reached aquatic environments, threatening the water quality, flora and fauna because they are easily disseminated and difficult to remove. In this work, silica-based adsorbent materials were synthesized to promote the removal of organic contaminants in aqueous media. The adsorption efficiency of dyes and pharmaceuticals was investigated, using methylene blue (MA) and dipyrone sodium (DIP) as reference pollutants. MA is a synthetic dye used by the textile production industry and found in large volumes in industrial effluents. Its presence in aqueous media interferes with the transmission of sunlight, impairing the photosynthetic activity of the flora. DIP, the active ingredient of some of the most consumed medicines in the world, is one of the drugs that reach aquatic environments due to human excretion, continuous and incorrect disposal, and inefficient treatment of effluents in water and sewage treatment plants, causing damage mainly to aquatic species. The adsorbent materials were synthesized using a simple and environmentally friendly sol-gel processing route. Silica gel is a material with a high specific surface area (SSA), porous texture and high chemical reactivity. Due to these factors, it is widely used to promote adsorption. The samples were functionalized with amino groups using two different routes, co-condensation and the post-grafting method. It was observed that the produced samples, despite the absence of catalyst, surfactant or heat treatment step during their preparation, are promising materials, presenting mesoporous networks with high ASE values and good performances in adsorption of AM and DIP. Furthermore, easy regeneration of the samples via thermal treatment was observed, allowing reuse in subsequent adsorption cycles.
Assunto
Materiais, Ciência dos materiais, Sílica, Adsorção, Poluentes orgânicos aquáticos
Palavras-chave
Sílica, Processamento sol-gel, Adsorção, APTES, Contaminantes orgânicos, Regeneração térmica
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