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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22628
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Síntese e modificação química de resinas magnéticas de poli(divinilbenzeno) para adsorção de herbicidas triazínicos |
Título(s) alternativo(s): | Synthesis and chemical modification of magnetic poly(divinylbenzene) resins for adsorption of triazine herbicides |
Autor: | Lourenço Neto, João Batista |
Primeiro orientador: | Costa, Marcos Antônio da Silva |
Primeiro membro da banca: | Neves, Marcia Angelica Fernandes e Silva |
Segundo membro da banca: | Pacheco, Elen Beatriz Acordi Vasques |
Resumo: | As triazinas são compostos orgânicos muito usados como herbicidas em diversas culturas, devido à sua eficácia. No entanto, sua alta estabilidade e capacidade de migração para corpos d'água as tornam grandes contaminantes de águas superficiais e subterrâneas globalmente. Estudos recentes indicam que podem ser disruptores endócrinos e carcinogênicos, ameaçando o meio ambiente e a saúde humana. Isso tem aumentado a demanda por novas tecnologias e materiais para extração ou pré-concentração desses poluentes em ambientes complexos. Neste trabalho, foram sintetizadas microesferas magnéticas modificadas quimicamente para a adsorção de triazinas. O material magnético foi sintetizado pelo método de coprecipitação e, posteriormente, tratado com ácido oleico para sua utilização na síntese de microesferas poliméricas magnéticas. Foram produzidas microesferas de poli(divinilbenzeno) (PDVB) com e sem propriedades magnéticas através da polimerização em suspensão. Foram utilizados n-heptano (100 e 150% de grau de diluição) e tolueno (100% de grau de diluição) como diluente a fim de obter resinas com diferentes morfologias. As microesferas resultantes foram então modificadas quimicamente com objetivo de se obter grupos carboxílicos capazes de adsorver moléculas de triazinas. As resinas obtidas apresentaram contagem de grupos carboxílicos entre 0,82 e 1,50 mmol/g. O material magnético e sua modificação com ácido oleico foram caracterizados por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difração de raios-X (XRD), magnetometria de amostra vibrante (VSM) e termogravimetria (TG). O material magnético sintetizado possui comportamento superparamagnético com magnetização de saturação de 45 emu/g e tamanho médio de partícula em torno de 18nm. As resinas e suas modificações também foram caracterizadas pelas técnicas citadas anteriormente. Além disso, suas morfologias foram identificadas por meio de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (SEM). A morfologia das resinas variou de acordo com o diluente e grau de diluição utilizados. As resinas mantiveram sua resistência térmica, morfologia, propriedades superparamagnéticas e capacidade de separação magnéticas após as modificações químicas. Os ensaios de adsorção foram realizados utilizando atrazina como adsorbato. Tanto as resinas funcionalizadas, quanto as não funcionalizadas se ajustaram melhor ao modelo de pseudo-segunda ordem. As resinas não funcionalizadas obtiveram eficiência na remoção de atrazina entre 93 e 97%, valores de constante de velocidade entre 0,2 e 0,6 (g.mg-1.min-1) e capacidade máxima calculada entre 0,9 e 1,0 (mg/g). A funcionalização das resinas não resultou na melhora da capacidade de adsorção ou velocidade de adsorção. |
Abstract: | Triazines are organic compounds widely used as herbicides in various crops due to their effectiveness. However, their high stability and ability to migrate into water bodies make them major contaminants of surface and groundwater globally. Recent studies indicate that they may be endocrine disruptors and carcinogenic, threatening the environment and human health. This has increased the demand for new technologies and materials for the extraction or pre-concentration of these pollutants in complex environments. In this work, chemically modified magnetic microspheres were synthesized for the adsorption of triazines. The magnetic material was synthesized using the coprecipitation method. Subsequently, the magnetic material was treated with oleic acid for use in the synthesis of polymeric microspheres with magnetic properties. Poly(divinylbenzene) (PDVB) microspheres with and without magnetic properties were produced by suspension polymerization. n-heptane (100 and 150% dilution degree) and toluene (100% dilution degree) were used as diluents to obtain resins with different morphologies. The resulting microspheres were then chemically modified to obtain carboxylic groups capable of adsorbing triazine molecules. The resins obtained had carboxylic group counts between 0.82 and 1.50 mmol/g. The magnetic material and its modification with oleic acid were characterized by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), vibrating sample magnetometry (VSM), and thermogravimetric analysis (TG). The magnetic material composed of maghemite and/or magnetite exhibited superparamagnetic behavior with a saturation magnetization of 45 emu/g and an average particle size of around 18nm. The polymeric resins and their modifications were also characterized by the aforementioned techniques. Additionally, their morphologies were identified by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). Functionalized and non-functionalized polymeric resins with and without magnetic properties were obtained with different morphologies, which varied according to the diluent and dilution degree used. The resins maintained their thermal resistance and morphology after chemical modifications. Furthermore, their superparamagnetic properties and magnetic separation capability remained unchanged. Adsorption tests were performed using atrazine as the adsorbate. Both carboxyl-functionalized and non-functionalized resins fit better to the pseudo-second-order model. Non-functionalized resins achieved atrazine removal efficiency between 93 and 97%, with rate constant values between 0.2 and 0.6 (g.mg-1.min-1) and maximum calculated capacity between 0.9 and 1.0 (mg/g). The functionalization of the resins did not result in improved adsorption capacity or adsorption rate. |
Palavras-chave: | Adsorption Atrazine Magnetic material Poly(divinylbenzene) Adsorção Atrazina Material magnético Poli(divinilbenzeno) Herbicidas |
Área(s) do CNPq: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::POLIMEROS E COLOIDES |
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: | LOURENÇO NETO, João Batista. Síntese e modificação química de resinas magnéticas de poli(divinilbenzeno) para adsorção de herbicidas triazínicos. 2024. 123 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2024. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22628 |
Data de defesa: | 23-Mai-2024 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Química |
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