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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23008
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Interactions between perfluoroalkyl substances and polyethylene through molecular dynamics simulation |
Título(s) alternativo(s): | Estudo das interações entre substâncias perfluoroalquilicas e polietileno através de simulações de dinâmica molecular |
Autor: | Thomaz, Dandara Freitas ![]() |
Primeiro orientador: | Lima, Eduardo Rocha de Almeida |
Segundo orientador: | Vernin, Nathalia Salles |
Primeiro membro da banca: | Paredes, Márcio Luis Lyra |
Segundo membro da banca: | Tavares, Frederico Wanderley |
Terceiro membro da banca: | Costa, Luciano Tavares da |
Resumo: | O estudo em questão aborda dois contaminantes que vem causando preocupação devido a sua onipresença no ambiente. Um deles são os microplásticos (MPs), partículas menores que 5 mm. Os MPs vêm se popularizando por captar substâncias como os Poluentes Orgânicos Persistentes (POPs), substâncias estas que foram listadas na Convenção de Estocolmo. Entre os poluentes foram incluídas algumas substâncias per- e polifluoroalquil (PFAS), conhecidas por possuírem uma cadeia carbônica fluorada que as tornam persistentes no ambiente devido à forte ligação carbono–flúor. O estudo das interações entre MPs e PFAS tem grande importância devido a possibilidade de um efeito sinérgico entre eles. Esta dissertação visa avaliar a interação entre o MP e FFAS através da dinâmica molecular. O MP escolhido foi o polietileno (PE). Em relação aos PFAS, escolheu-se duas substâncias perfluoroalquilicas: o ácido perfluorooctanóico (PFOA) e o ácido perfluorooctanosulfônico (PFOS). O modelo proposto foi construído com 50 cadeias poliméricas de PE composta por 36 monômeros utilizando o campo de força OPLS-AA e 5133 moléculas de água descritas pelo campo de força SPC/E. Duas estruturas distintas de PE foram investigadas: uma cristalina e outra semicristalina. Em relação ao PFOA e PFOS, utilizou-se também o campo de força OPLS-AA. O método umbrella sampling (US), juntamente método WHAM, do inglês Weighted Histogram Analysis Method, foram utilizados para obter os perfis de campo médio (PMF) relativos à interação entre o PE e o PFAS em meio aquoso. A variável coletiva foi definida na distância projetada em z ̂ entre os centros de massa do PE e dos PFAS. Tanto para o PE cristalino como semicristalino, o PFOS apresentou interação mais favorável do que o PFOA. Comparando as duas estruturas de PE estudadas, tanto o PFOA como o PFOS interagiram favoravelmente com a estrutura semicristalina. |
Abstract: | This study addresses two contaminants that have been causing concern due to their omnipresence in the environment. One is microplastics (MPs), particles smaller than 5 mm. MPs have been gaining popularity for adsorbing substances such as Persistent Organic Pollutants (POPs), which are listed in the Stockholm Convention. Among the pollutants, some per- and poly-fluoroalkyl substances (PFAS) were included in the list. Their fluorinated carbon chain makes them persistent in the environment since carbon-fluorine bonds are strong. The study of interactions between MPs and PFAS is of great importance due to the possibility of a synergistic effect between them. This dissertation evaluates the interaction between MP and PFAS through molecular dynamics. The chosen MP was polyethylene (PE). Regarding PFAS, two perfluoroalkyl substances were chosen: perfluorooctanoic acid (PFOA) and perfluorooctanesulfonic acid (PFOS). The proposed model was constructed with 50 PE polymeric chains composed of 36 monomers using the OPLS-AA force field and 5133 SPC/E water molecules. Two distinct PE structures were investigated: one crystalline and one semi-crystalline. For PFOA and PFOS, the OPLS-AA force field was also used. The umbrella sampling (US) method, together with the Weighted Histogram Analysis Method (WHAM), was used to obtain the potential of mean force (PMF) profiles related to the interaction between PE and PFAS in aqueous media. The collective variable was defined as the projected distance in z ̂ between the centers of mass of PE and PFAS. For both crystalline and semi-crystalline PE, PFOS exhibited a more favorable interaction than PFOA. Comparing the two studied PE structures, both PFOA and PFOS interacted favorably with the semi-crystalline structure. |
Palavras-chave: | Microplastics Umbrella sampling Molecular dynamics Perfluoroalkyl substances Microplásticos Dinâmica molecular Substâncias perfluoroalquilícas Plásticos |
Área(s) do CNPq: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA |
Idioma: | eng |
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 Engenharia Química |
Citação: | THOMAZ, Dandara Freitas. Interactions between perfluoroalkyl substances and polyethylene through molecular dynamics simulation. 2024. 93 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2024. |
Tipo de acesso: | Acesso Embargado |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23008 |
Data de defesa: | 4-Abr-2024 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Engenharia Química |
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