Produção de nanofibras compostas de CuO para remoção de chumbo (II) de soluções aquosas
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Date
2024-02-23Primeiro coorientador
Bertuol, Daniel Assumpção
Primeiro membro da banca
Cancelier, Adriano
Segundo membro da banca
Almeida, André Ricardo Felkl de
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A contaminação da água por metais pesados como o chumbo causa muita preocupação, devido aos potenciais malefícios à saúde decorrentes da exposição a esse metal. Neste sentido, o principal objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de nanofibras compostas de óxido de cobre (II) (CuO), bem como a avaliação do seu desempenho como adsorvente de chumbo (II) em soluções aquosas. As nanofibras foram produzidas pela técnica de fiação centrífuga, utilizando o equipamento Forcespinning® e, em seguida, foram calcinadas para a obtenção das nanofibras compostas de CuO. As nanofibras foram caracterizadas antes e depois da etapa de calcinação, utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho por transformada de fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), difração de raios-X (DRX) e Brunauer-Emmet-Teller (BET). O resultado do MEV mostrou que, após a etapa de calcinação, ocorreu uma transição na morfologia das fibras cilíndricas lisas para uma rede de fibras macroporosas. No resultado do FTIR, o espectro da nanofibra composta de CuO apresentou um pico em 528 cm-1, atribuído às vibrações de Cu-O, indicando a formação de CuO após a calcinação. Na análise termogravimétrica, a nanofibra composta de CuO apresentou perda de massa de 15,78% à medida que a temperatura foi elevada de 25 para 999,6 ºC, indicando a boa estabilidade térmica do material. Na análise de DRX, a nanofibra composta de CuO apresentou picos de difração correspondentes à estrutura cristalina monoclínica de CuO. Os resultados da análise de superfície BET indicaram uma redução da área de 36,18 m² g-1 para as nanofibras PAN/CuSO4 para 2,37 m² g-1 na nanofibra composta de CuO. Os estudos de adsorção foram realizados utilizando as nanofibras compostas de CuO como adsorvente e chumbo (II) como adsorvato em solução aquosa. Foram realizados ensaios para avaliar o efeito do pH, cinética de adsorção, equilíbrio de adsorção e os parâmetros termodinâmicos. A adsorção do chumbo (II) foi favorável em pH 5,8 e 298 K, com capacidade máxima de adsorção, conforme o modelo de Hill, de 151,34 mg g-1. O modelo que melhor descreveu os dados cinéticos foi o de pseudo-primeira ordem. O modelo que melhor ajustou os dados de equilíbrio foi o modelo de Hill. Os parâmetros termodinâmicos mostram que o processo de adsorção foi favorável, espontâneo e exotérmico. As nanofibras compostas de CuO apresentaram excelente estabilidade após dois ciclos de regeneração, sendo que no segundo ciclo manteve 97,51 % da sua capacidade de adsorção original. Assim, os resultados evidenciaram que as nanofibras compostas de CuO possuem um elevado potencial como adsorvente de chumbo (II).
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