Modificação de alginato de sódio por sonoquímica para uso como eletrólito em remoção de corantes

Abstract

O presente trabalho teve como objetivo o estudo e adequação de uma metodologia para a preparação de polímero polieletrólito a partir de alginato de sódio, visando à obtenção de um floculante para tratamento de efluentes corados por processo de adsorção. Foi estudada uma rota para a produção de compostos baseados em alginato de sódio modificados através da reação de graftização com acrilamida por sonoquímica para a produção de polímero eletrólito. Para a modificação química do alginato de sódio foi feita uma reação de graftização com acrilamida catalisada por persulfato de amônio, via método assistido por ultrassom para obtenção de um copolímero graftizado. As reações de graftização dos compostos modificados foram acompanhadas por espectroscopia de infravermelho, ressonância magnética nuclear de 13C, e os produtos obtidos foram caracterizados quanto a viscosidade intrínseca, eficiência de descoloração, capacidade de adsorção, eficiência de grafting, e por análise termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de ultravioleta visível, potencial zeta e por espalhamento de luz dinâmico. Os resultados mostraram que a melhor razão molar alginato/acrilamida para a graftização do alginato foi 1:23, possibilitando uma maior eficiência de grafting (aproximadamente 98%) com rendimento de reação de 99,0%. Observou-se que o pH e a concentração inicial interferem no processo de adsorção do corante azul de metileno estudado. O aumento do pH e da concentração inicial do corante favoreceu um aumento na quantidade adsorvida q (mg/g) e na eficiência de descoloração do corante azul de metileno. Os resultados revelaram uma quantidade máxima adsorvida (q) igual a 69,13 (mg/g) e %ED igual a 99,3 para o corante azul de metileno a 25C. A eficiência de descoloração nas razões molares (alginato de sódio:poliacrilamida) de 1:6, 1:11 e 1:23 ficou em torno de 100% e a capacidade de adsorção q (mg/g) = 69 (mg de corante adsorvido por gramas de adsorvente).

The present work aims to study an appropriate methodology for the preparation of a polyelectrolyte polymer from sodium alginate in order to obtain a flocculant to be used for coloured wastewater treatment by adsorption. A route has been studied for the production of modified sodium alginate compounds by grafting reaction of alginate with acrylamide using sonochemistry for the production of the polymer electrolyte. Sodium alginate was chemically modified using ammonium persulfate-catalyzed grafting reaction with acrylamide, assisted with ultrasound. The compound modifications were monitored by infrared spectroscopy, 13-carbon nuclear magnetic resonance spectroscopy, and the synthetized products were characterized by means of intrinsic viscosity, efficiency of decolorization, adsorption capacity, grafting efficiency, thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy, visible ultraviolet spectroscopy, zeta potential and dynamic light scattering. The results showed that the best alginate/acrylamide molar ratio for the grafting reaction of alginate was 1:23, enabling a greater efficiency of grafting (approximately 98%) with a reaction yield of 99.0%. It was observed that the pH and the initial concentration interfere in adsorption process of the studied methylene blue dye. The increase of pH and the initial concentration of dye favored an increase in the adsorbed amount q (mg/g) and the efficiency of methylene blue dye decolorization. The results showed a maximum adsorption (q) equals to 69.13 (mg / g) and %DE equals to 99.3 for the methylene blue dye at 25 °C. The efficiencies of decolorization using molar ratios of 1:6, 1:11 and 1:23 (sodium alginate: polyacrylamide) were around 100% and the adsorption capacity q (mg/g) = 69 (mg of dye adsorbed per gram adsorbent).