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Title: Membranas de quitosana com glicerol para aplicação em tratamento de águas residuais
Authors: Chagas, José Adolfo Oliveira das
Keywords: Quitosana;Glicerol;Sorção;Cobre
Issue Date: 25-Jan-2017
Citation: CHAGAS, José Adolfo Oliveira das. Membranas de quitosana com glicerol para aplicação em tratamento de águas residuais. 2017. 86f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2017.
Portuguese Abstract: Ao longo dos últimos 20 anos, a quantidade e composição da água residual proveniente das atividades de exploração e processamento do petróleo tem causado preocupação quanto aos riscos ambientais. Métodos, tais como filtração, osmose reversa, adsorção e oxidação química são comumente aplicados no tratamento destas águas. Entretanto, esses métodos podem apresentar limitações, como custo energético, espaço para instalação, geração de subprodutos, entre outras. Diante disso, surge como um material alternativo e de baixo custo, as membranas à base de biopolímeros. Dentro dessa classe, a quitosana, um polissacarídeo policatiônico obtido da quitina, vem sendo investigada. O presente trabalho teve como objetivo investigar os efeitos da adição do glicerol nas propriedades das membranas de quitosana e avaliar a sua aplicabilidade no tratamento de águas residuais. O glicerol foi adicionado ao pó de quitosana em duas proporções (m/m) 10 % e 25 % e as membranas foram obtidas por casting. As membranas com glicerol foram denominadas CS10 e CS25, respectivamente. As membranas CS, CS10 e CS25 foram caracterizadas pelas técnicas de espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIR), difração de raios-X (DRX), microscopia de força atômica (AFM) e análises térmicas (TG/DSC). Também foram realizadas medidas de índice de intumescimento, propriedades mecânicas e adsorção de íons cobre. Pelas análises comparativas dos espectros de infravermelho foi possível confirmar a incorporação do glicerol. Fato também confirmado pelas técnicas de DRX e AFM. A partir do DRX, observou-se um aumento do percentual de cristalinidade para a CS10, enquanto que, na CS25 ocorre uma redução. Os estudos de topologia através de AFM corroboram esses efeitos. A presença do glicerol também afetou diretamente as propriedades mecânicas da quitosana: enquanto a CS25 possui maior ductilidade, a CS10 é mais rígida. Os valores de índice de intumescimento para as membranas CS10 e CS25 em pH 6 mostram que a presença de glicerol conferiu maior caráter hidrofílico às membranas. A membrana CS25, apresentou redução nos índices de intumescimento em pH 4 e pH 10, enquanto a CS10 teve os índices de intumescimento favorecidos nestes meios. Nos estudos de adsorção foram verificadas excelentes propriedades de adsorção, alcançando valores entre 0,17-0,22 g.m-2, sendo a membrana CS25 mais eficiente para a remoção de cobre. A partir deste estudo foi possível considerar que o material tem potencialidades para a aplicação no tratamento de águas residuais da indústria do petróleo.
Abstract: Over the past 20 years, the amount and composition of wastewater from oil exploration and processing activities has raised concerns about environmental risks. Methods, such as filtration, reverse osmosis, adsorption and chemical oxidation are commonly applied in the treatment of these waters. However, these methods may present limitations, such as, energy cost, space for installation, by-products generation, among others. Considering that, biopolymer based membranes appear as an alternative and low cost material. Within this class, chitosan, a polycationic polysaccharide obtained from chitin, has been investigated. The present work aimed to investigate the effects of the addition of glycerol on the properties of chitosan membranes and to evaluate its applicability on wastewater treatment. The glycerol was added to the chitosan powder in two ratios (w / w) 10% and 25% and the membranes were obtained by casting. Glycerol membranes were named CS10 and CS25, respectively. The membranes CS, CS10 and CS25 were characterized by infrared absorption spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), Atomic Force Microscopy (AFM), thermal analysis (TG / DSC). Swelling index, mechanical properties, and copper adsorption capacity were also analyzed. Comparing the infrared spectra it was possible to confirm the glycerol incorporation. This fact was also confirmed by XRD and AFM. From the XRD, an increase in the percentage of crystallinity for CS10 was observed, while in CS25 a reduction occurred. AFM topology studies also corroborate these effects. The presence of glycerol also affects the mechanical properties of chitosan. While CS25 has higher ductility, CS10 is more rigid. The swelling index values for the membranes CS10 and CS25 at pH 6 showed that the presence of glycerol gives a higher hydrophilic character to the membranes. CS25 membrane showed a reduction in swelling indexes at pH 4 and pH 10, while CS10 had the swelling indexes favored in these media. In the adsorption studies, excellent adsorption properties were found, reaching values between 0.17-0.22 g.m-2, and the CS25 membrane was more efficient for the removal of copper. Therefore, from this study it was possible to consider that the material has potentiality for the application in the wastewater treatment of the petroleum industry.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22374
Appears in Collections:PPGQ - Mestrado em Química

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