Exportar este item: EndNote BibTex

Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17796
Tipo do documento: Dissertação
Título: Desenvolvimento de materiais carbonáceos funcionalizados com nitrogênio a partir de biomassa Quitina e Quitosana para a adsorção de compostos voláteis
Título(s) alternativo(s): Development of functionalized carbonaceous materials with nitrogen from biomass chitin and chitosan for the adsorption of volatile compounds
Autor: Silva, Thatiana Crispim da 
Primeiro orientador: Campos, José Brant de
Primeiro coorientador: Ferreira, José Carlos Netto
Primeiro membro da banca: Peripolli, Suzana Bottega
Segundo membro da banca: Vilani, Cecília
Terceiro membro da banca: Romani, Eric Cardona
Resumo: A emissão de compostos orgânicos voláteis é uma grande preocupação mundial, e por parte dos pesquisadores, uma atenção crescente está sendo dada à qualidade do ar interno e aos problemas de saúde associados. Por ser nocivo à saúde e ao meio ambiente, o empenho por pesquisadores em buscar novos materiais que auxiliam no combate à exposição destes compostos tem sido constante. O formaldeído, em especial, que é classificado pela IARC no grupo 1 – carcinogênico aos seres humanos, está presente em diversos setores industriais e o combate à sua exposição tem ganhado bastante espaço. Compostos carbonáceos, como por exemplo, o carvão ativado vem sendo amplamente empregados nos processos adsortivos envolvendo compostos voláteis. A proposta deste trabalho é explorar novas fontes de produção de material carbonáceo, baseadas em matéria prima renovável e abundante na natureza, tal como a quitina e a quitosana, e que possua características aplicáveis para a adsorção de compostos voláteis. Empregando o processo de pirólise, há a transformação do material precursor em um material carbonáceo poroso, que apresenta uma boa capacidade de adsorção física. Além disto, estes materiais apresentam teores de nitrogênio significativos em sua composição, mesmo após o processo de pirólise, o que resulta em um aumento na afinidade entre adsorvente e adsorbato, face à possibilidade adicional de uma adsorção química. As amostras de quitina e quitosana utilizadas nesse trabalho, de origem comercial, foram pirolisadas nas temperaturas 500, 600, 700 e 800 °C. A análise elementar (CNHS) indicou que a pirólise na faixa de 700 °C resulta em uma amostra com potencial adsortivo por apresentar porcentagens de carbono e de nitrogênio necessárias para esta aplicação. A análise por infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) indicou que, após pirólise, não são mais observados os grupos funcionais que estavam presentes na matéria prima. As análises por espectroscopia Raman e difração de raios-X revelaram que as amostras podem apresentar uma estrutura mista, contendo estrutura amorfa, cristalina e nanocristalina. A análise por microscopia eletrônica de varredura (MEV) acrescentou informações quanto a superfície dos materiais tratados termicamente á temperatura de 700°C. A avaliação da porosidade através do método de adsorção multimolecular (BET) mostrou que as amostras pirolisadas a 700 °C possuem poros com tamanho entre 2 – 50 nm. Por fim, testes preliminares empregando os materiais carbonáceos derivados de quitina e quitosana pirolisadas, quando expostos a uma atmosfera de 25 ppm de formaldeído por 1 h, revelaram que a quitina pirolisada teve uma capacidade de adsorção em torno de 71%, enquanto para a quitosana pirolisada este valor foi de 58%.
Abstract: The emission of volatile organic compounds is a major concern worldwide, and on the part of the researchers, increasing attention is being paid to indoor air quality and associated health problems. Because it is harmful to health and the environment, the effort by researchers to search for new materials that help to combat the exposure of these compounds has been constant. Formaldehyde, in particular, is classified by IARC in group 1 - carcinogenic to humans, is present in several industrial sectors and the fight against its exposure has gained a lot of space. Carbonaceous compounds, such as activated carbon, have been widely used in adsorptive processes involving volatile compounds. The purpose of this work is to explore new sources of production of carbonaceous material, based on renewable raw material abundant in nature, such as chitin and chitosan, and which has characteristics applicable to the adsorption of volatile compounds. Using the pyrolysis process, the precursor material is transformed into a porous carbonaceous material, which has a good physical adsorption capacity. In addition, these materials have significant nitrogen content in their composition, even after the pyrolysis process, which results in an increase in the affinity between adsorbent and adsorbate, given the additional possibility of chemical adsorption. The samples of chitin and chitosan used in this work, of commercial origin, were pyrolysed at temperatures 500, 600, 700 and 800 ° C. The elementary analysis (CNHS) indicated that pyrolysis in the 700 ° C range results in a sample with adsorptive potential because it presents percentages of carbon and nitrogen required for this application. The Fourier transform infrared (FTIR) analysis indicated that, after pyrolysis, the functional groups that were present in the raw material are no longer observed. Analysis by Raman spectroscopy and X-ray diffraction revealed that the samples may have a mixed structure, containing amorphous, crystalline and nanocrystalline structures. The analysis by scanning electron microscopy (SEM) added information about the surface of the thermally treated materials at a temperature of 700 ° C. The evaluation of the porosity through the method of multimolecular adsorption (BET) showed that the pyrolyzed samples at 700 ° C have pores with size between 2 - 50 nm. Finally, preliminary tests using carbonaceous materials derived from pyrolyzed chitin and chitosan, when exposed to an atmosphere of 25 ppm formaldehyde for 1 h, revealed that pyrolyzed chitin had an adsorption capacity of around 71%, while for pyrolysed chitosan this value was 58%.
Palavras-chave: Mechanical engineering
Adsorption
Organic compounds
Materials Science
Engenharia mecânica
Adsorção
Compostos orgânicos
Ciência dos materiais
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Citação: SILVA, Thatiana Crispim da. Desenvolvimento de materiais carbonáceos funcionalizados com nitrogênio a partir de biomassa Quitina e Quitosana para a adsorção de compostos voláteis. 2020. 72 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2020.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17796
Data de defesa: 8-Mai-2020
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Mecânica

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
Dissertação - Thatiana Crispim da Silva - 2020 - Completo.pdf1,79 MBAdobe PDFBaixar/Abrir Pré-Visualizar


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.