Exportar este item: EndNote BibTex

Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18951
Tipo do documento: Dissertação
Título: Estudo da capacidade de adsorção de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos presentes em solução aquosa utilizando resinas poliméricas reticuladas
Título(s) alternativo(s): Study of the adsorption capacity of polycyclic aromatic hydrocarbons present in aqueous solution using cross-linked polymeric resins
Autor: Pinto, Rafael de Lima 
Primeiro orientador: Calderari, Mônica Regina da Costa Marques
Primeiro coorientador: Costa, Luciana da Cunha
Primeiro membro da banca: Costa, Marcos Antonio da Silva
Segundo membro da banca: Lachter, Elizabeth Roditi
Resumo: Os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HPAs) representam uma classe de compostos de natureza hidrofóbica formados a partir da combustão incompleta de material orgânico e são capazes de interagirem com o DNA promovendo respostas mutagênicas e carcinogênicas. O monitoramento de sistemas hídricos contaminados pela presença destas substâncias é um dos principais desafios encontrados pelos pesquisadores que têm investigado a adoção de novas metodologias e materiais para a extração e/ou pré-concentração destes poluentes em matrizes de amostras ambientais. No presente trabalho, foi estudada a capacidade de remoção de fenantreno (PHE) (HPA modelo) de soluções aquosas por adsorção em diferentes resinas poliméricas reticuladas. Foram selecionadas para este estudo resinas reticuladas com composições monoméricas e propriedades morfológicas distintas. Estas resinas foram preparadas combinando os reticulantes divinilbezeno (DVB) ou dimetacrilato de etilenoglicol (EGDMA) com os comonômeros clorometilestireno (CMS), metacrilato de glicidila (GMA), ácido metacrílico (MAA) ou estireno (Sty). Os ensaios preliminares de adsorção em batelada foram realizados adicionando-se os adsorventes em soluções de PHE (1,0 mg L‒1). Estas soluções foram quantificadas após o processo de adsorção através da técnica de espectrofluorimetria e posteriormente foram calculadas a capacidade de remoção de cada resina. No estudo da cinética de adsorção foram escolhidas duas resinas que apresentaram elevadas eficiências de remoção (>90%) nos ensaios preliminares. Para a modelagem da cinética de adsorção formam testados para ajustar os dados experimentais os modelos reacionais (pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e Elovich) e modelos difusionais (difusão externa, difusão intrapartícula de Weber-Morris e Urano-Tachikawa). O desempenho da resina com maior eficiência foi avaliado em estudo em coluna (fluxo contínuo) e os dados obtidos foram utilizados para a construção da curva de ruptura, determinação do ponto de saturação, capacidade de trabalho e capacidade total de adsorção. De modo geral, os resultados obtidos nos ensaios preliminares mostraram que a maioria das resinas contendo o monômero Sty ou reticuladas com DVB apresentaram valores satisfatórios de remoção de PHE em água (≥92,9%), com exceção da resina composta por CMS e DVB (70,3%). Os dados cinéticos obtiveram um melhor ajuste pelo modelo reacional de pseudo-segunda ordem para as resinas de poli(DVB) e poli(Sty/DVB) (R²>0,999) e a quantidade de soluto adsorvido no equilíbrio calculada (qe,calc) foi de 0,313 ± 0,002 e 0,273 ± 0,001 mg g‒1, respectivamente. Dentre os modelos difusionais, a equação de Urano-Tachikawa melhor se ajustou aos dados obtidos para a poli(DVB) (R² = 0,956) e poli(Sty/DVB) (R² = 0,906). Os estudos de adsorção em coluna indicaram que o ponto de saturação foi atingido quando foram eluídos 11,8 L de solução de PHE (1,0 mg L‒1) através da coluna empacotada com 15 mg de resina de poli(DVB) a um fluxo aproximado de 10 mL min‒1. Esta resina apresentou uma capacidade de trabalho e capacidade total de adsorção de 0,152 g cm‒3 e 0,0289 g cm‒3, respectivamente.
Abstract: Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) represent a class of hydrophobic compounds formed from the incomplete combustion of organic material and can interact with DNA promoting mutagenic and carcinogenic responses. Monitoring water systems contaminated by the presence of these substances is one of the main challenges faced by researchers who have been investigating the adoption of new methodologies and materials for the extraction and/or pre-concentration of these pollutants in matrices of environmental samples. In the present work, the ability to remove phenanthrene (PHE) (model HPA) from aqueous solutions by adsorption on different cross-linked polymeric resins was studied. Cross-linked resins with different monomeric compositions and morphological properties were selected for this study. These resins were prepared by combining the crosslinkers divinylbenzene (DVB) or ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) with the comonomers chloromethyl styrene (CMS), glycidyl methacrylate (GMA), methacrylic acid (MAA) or styrene (Sty). Preliminary batch adsorption tests were carried out by adding the adsorbents in PHE solutions (1.0 mg L‒1). These solutions were quantified after the adsorption process using the spectrofluorimetry technique and subsequently the removal capacity of each resin was calculated. In the study of adsorption kinetics, two resins were chosen that showed high removal efficiencies (>90%) in preliminary tests. For the modeling of the adsorption kinetics, reaction models (pseudo-first order, pseudosecond order and Elovich) and diffusion models (external diffusion, intraparticle diffusion of Weber-Morris and Urano-Tachikawa) were tested to adjust the experimental data. The performance of the resin with greater efficiency was evaluated in a column study (continuous flow) and the data obtained were used for the construction of the breakthrough curve, determination of the saturation point, work capacity and total adsorption capacity. In general, the results obtained in the preliminary tests showed that most of the resins containing the Stymonomer or crosslinked with DVB showed satisfactory PHE removal values in water (≥92.9%), except for the resin composed of CMS and DVB (70.3%). The kinetic data obtained a better fit by the pseudo-second order reaction model for poly(DVB) and poly(Sty/DVB) resins (R²>0.999) and the amount of solute adsorbed at equilibrium calculated (qe,calc) was of 0.313 ± 0.002 and 0.273 ± 0.001 mg g‒1, respectively. Among the diffusional models, the UranoTachikawa equation best fitted the data obtained for poly(DVB) (R² = 0.956) and poly(Sty/DVB) (R² = 0.906). Column adsorption studies indicated that the saturation point was reached when 11.8 L of PHE solution (1.0 mg L‒1) was eluted through the column packed with 15 mg of poly(DVB) resin at an approximate flow of 10 mL min‒1. This resin showed a working capacity and total adsorption capacity of 0.152 g cm‒3 and 0.0289 g cm‒3, respectively.
Palavras-chave: Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos
Adsorção
HPAs
Fenantreno
Resinas polimétricas reticuladas
PAHs
Phenanthrene
Cross-linked polymeric resins
Adsorption
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ANALISE DE TRACOS E QUIMICA AMBIENTAL
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Citação: PINTO, Rafael de Lima. Estudo da capacidade de adsorção de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos presentes em solução aquosa utilizando resinas poliméricas reticuladas. 2022. 144 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Faculdade de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18951
Data de defesa: 21-Out-2022
Aparece nas coleções:Mestrado em Química

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
Dissertação - Rafael de Lima Pinto - 2022 - Completa.pdf13,03 MBAdobe PDFBaixar/Abrir Pré-Visualizar


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