Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Elaboração e caracterização de um extrator sólido à base de poliuretano expandido sintetizado com glicerol bruto como potencial sistema para remoção de corantes aniônicos
Autor(es): GUIMARÃES, Juliana Caroni Silva
Primeiro Orientador: SILVA, Mercês Coelho da
metadata.dc.contributor.advisor-co1: ALVES, Marcos Roberto de Abreu
Resumo: O objetivo deste estudo foi sintetizar um poliuretano expandido (PUE) à base de glicerol bruto (GB), e outro à base de uma mistura de óleo vegetal (70%) e de glicerina pura (GP) (30%), como alternativa ao poliol derivado de petróleo, e avaliar sua eficiência como um adsorvente do corante aniônico amaranto do meio aquoso. O GB foi obtido de uma planta de biodiesel e foi caracterizado por meio do espectrofotômetro de Infravermelho com Transformada de Fourier (IV-TF), determinação do índice de hidroxilas (IOH) e teor de glicerol livre no rejeito bruto. Os valores de IOH e glicerol livre encontrados para GB foram, respectivamente, 505 mg KOH/g e 32,0±0,29%. Os PUEs foram sintetizados e caracterizados por densidade aparente, IV-TF, termogravimetria (TGA) e potencial de carga zero (pHpcz). O PUE sintetizado com GB (PUE-GB) apresentou maior densidade aparente (130,80 Kg m-3) em relação ao PUE sintetizado com a mistura de óleo vegetal e GP (PUE-Mist) (29,7 Kg m-3), e mostrou-se menos estável termicamente. Entretanto, PUE-GB apresentou melhor desempenho nos ensaios de adsorção, com mais de 90% de remoção de amaranto (6 mg L-1) em pH 3 e temperatura ambiente, enquanto PUE-Mist obteve 52,7% de remoção nas mesmas condições de estudo. Os valores de pHpcz encontrados foram, respectivamente, 6,27 e 7,15 para PUE-Mist e PUE-GB. Durante os ensaios de adsorção foram avaliados a influência do pH, tempo de contato e concentração inicial de corante, e ambos PUEs obtiveram o melhor percentual de remoção em pH 2 e menores concentrações iniciais de corante. Os dados obtidos experimentalmente nos ensaios foram ajustados a modelos matemáticos de isoterma e cinética de adsorção. Ambos PUEs apresentaram melhor ajuste à isoterma de Langmuir e ao modelo de cinética de pseudossegunda ordem. A capacidade máxima de adsorção (qmáx) calculada para PUE-GB e PUE-Mist foi de 0,866 e 0,303 mg g-1, respectivamente. Os ensaios de reuso mostraram bom desempenho por cinco ciclos consecutivos para PUE-GB e por três ciclos para PUE-Mist. Os resultados obtidos sugerem que o glicerol é uma matéria-prima com grande potencial para substituir polióis derivados de petróleo na síntese de poliuretanos. No entanto, sua aplicação em larga escala ainda requer estudos mais amplos, além de serem necessários ajustes na formulação do poliuretano para aumentar a capacidade de adsorção.
Abstract: This work aimed to synthesize an expanded polyurethane (EPU) based on crude glycerol (CG), and another based on a mixture of vegetable oil (70%) and pure glycerin (PG) (30%), as an alternative to petroleum-derived polyol, and to evaluate its efficiency as an adsorbent of the anionic dye amaranth from aqueous solution. CG was obtained from a biodiesel plant and was characterized by Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FT-IV), determination of the hydroxyl number (IOH) and free glycerol content in the crude waste. The IOH and free glycerol values found for CG were, respectively, 505 mg KOH/g and 32.0±0.29%. EPUs were synthesized and characterized by apparent density, FT-IV, thermogravimetry (TGA) and zeta potential (pHpcz). The EPU synthesized with CG (EPU-CG) presented higher apparent density (130.80 Kg m-3) in relation to EPU synthesized with the mixture of vegetable oil and PG (EPU-Mist) (29.7 Kg m-3), and proved to be less thermally stable. However, EPU-CG showed better performance in the adsorption tests, with more than 90% removal of amaranth (6 mg L-1) at pH 3 and room temperature, while EPU-Mist obtained 52.7% removal under the same conditions of study. The pHpcz values found were, respectively, 6.27 and 7.15 for EPU-Mist and EPU-CG. During the adsorption tests, the influence of pH, contact time and initial dye concentration were evaluated, and both EPUs obtained the best removal percentage at pH 2 and the lowest initial dye concentrations. The data obtained experimentally in the tests were adjusted to mathematical models of isotherm and adsorption kinetics. Both EPUs showed better fit to the Langmuir isotherm and to the pseudo-second order kinetics model. The maximum adsorption capacity (qmax) calculated for EPU-CG and EPU-Mist was 0.866 and 0.303 mg g-1, respectively. The reuse tests showed good performance for five consecutive cycles for EPU-CG and for three cycles for EPU-Mist. The results obtained suggest that glycerol is a raw material with great potential to replace petroleum-derived polyols in the synthesis of polyurethanes. However, its large-scale application still requires broader studies, in addition to the need for adjustments in the polyurethane formulation to increase the adsorption capacity.
Palavras-chave: Glicerol bruto
Cinética de adsorção
Poliuretano expandido
Amaranto
Resíduo industrial
CNPq: CNPQ::CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA::QUÍMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IRN - Instituto de Recursos Naturais
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Multicêntrico em Química de Minas Gerais
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3370
Data do documento: 13-Jul-2022
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