Síntese de hidrogéis à base de produtos obtidos de fontes renováveis aplicados na remoção de corantes

Abstract

Muitos países vêm enfrentando um estresse hídrico causado principalmente pelas mudanças climáticas e ações antrópicas, como é o caso das indústrias, responsáveis pelo consumo de 22% da água mundial e geradoras de grandes quantidades de efluentes contaminados. Sendo assim, o tratamento destes efluentes usando materiais poliméricos entra como um aliado na no enfrentamento da crise hídrica, pois pode atuar no tratamento deste resíduo, que pode voltar ao processo industrial, ou mesmo, ficar disponível para o consumo. Neste contexto, foi desenvolvido um hidrogel a partir de um precursor do tipo poliéster oriundo de fontes renováveis, oligoglicerol e ácido málico, e reticulado com diferentes quantidades de ácido cítrico para estudar a influência destas na absorção de água e adsorção de corantes. Técnicas espectroscópicas e térmicas foram utilizadas para caracterização dos produtos formados, sendo estes eficientemente obtidos com bons rendimentos. Os hidrogéis apresentaram uma absorção de água de 167%, 615% e 888%, sendo que o hidrogel que mais absorveu água foi o reticulado com 20 mmol de ácido cítrico. Com relação à adsorção de corantes, todos os hidrogéis foram capazes de adsorver quase totalmente o corante catiônico violeta cristal da solução, se comportando através de um mecanismo de pseudo-segunda ordem, indicando que o que influencia na adsorção é o tempo de contato e a estrutura do hidrogel. Já para o corante aniônico índigo-carmim, os hidrogéis adsorveram aproximadamente 30% do teor em solução, se comportando majoritariamente através de um mecanismo de pseudo-primeira ordem, indicando que o que tempo de contato é a única influência no processo de adsorção. Para ambos os corantes, o hidrogel reticulado com 10 mmol de ácido cítrico mostrou maior eficiência de adsorção, mostrando um comportamento inverso ao de absorção de água, indicando uma possível competição entre a água e o corante pelos sítios do hidrogel. Sendo assim, fica evidente a possibilidade de formação de um hidrogel a partir de fontes renováveis que possa ser destinado ao tratamento de efluentes industriais, auxiliando no combate a escassez hídrica. Portanto, o objetivo geral deste trabalho foi sintetizar hidrogéis à base de produtos oriundos de fontes renováveis e/ou sustentáveis, e avaliação da capacidade de adsorver corantes iônicos em meio aquoso, visando a aplicação no tratamento de efluentes.

Many countries are facing water stress mainly caused by climate change and human actions, as is the case of industries, responsible for consuming 22% of the world's water and generating large amounts of contaminated effluents. Therefore, the treatment of these effluents using polymeric materials is an ally in facing the water crisis, as it can act in the treatment of this waste, which can return to the industrial process, or even become available for consumption. In this context, a hydrogel was developed from a polyester precursor derived from renewable sources, oligoglycerol and malic acid, and crosslinked with different amounts of citric acid to study its influence on water absorption and dye adsorption. Spectroscopic and thermal techniques were used to characterize the formed products, which were efficiently obtained with good yields. The hydrogels showed a water absorption of 167%, 615% and 888%, and the hydrogel that absorbed the most water was the one crosslinked with 20 mmol of citric acid. Regarding the adsorption of dyes, all hydrogels were able to almost completely adsorb the crystal violet cationic dye from the solution, behaving through a pseudo-second order mechanism, indicating that what influences the adsorption is the contact time and the hydrogel structure. As for the anionic indigo-carmine dye, the hydrogels adsorbed approximately 30% of the content in solution, behaving mostly through a pseudo-first order mechanism, indicating that the contact time is the only influence on the adsorption process. For both dyes, the hydrogel crosslinked with 10 mmol of citric acid showed greater adsorption efficiency, showing an inverse behavior to that of water absorption, indicating a possible competition between water and the dye for the hydrogel sites. Therefore, it is evident the possibility of forming a hydrogel from renewable sources that can be used for the treatment of industrial effluents, helping to combat water scarcity. Therefore, the general objective of this work was to synthesize hydrogels based on products from renewable and/or sustainable sources, and to evaluate the ability to adsorb ionic dyes in aqueous media, aiming at their application on the treatment of effluents.