Autores
R C Lemes, L.F. (UNESP) ; Magdalena, A.G. (UNESP) ; D. C. Silveira, M. (UNESP)
Resumo
Neste projeto pretende-se estudar a síntese, caracterização e incorporação de
nanopartículas de Fe3O4 (NPs Fe3O4) ao biopolímero de óleo de soja (BPLMR), com
a finalidade de produção de um novo adsorvente para remoção de compostos
orgânicos em solução aquosa, como a rodamina B (Rh B). Os biopolímeros
associados as nanopartículas magnéticas apresentam inúmeras vantagens, como boa
área superficial, propriedade magnética que auxilia na recuperação do
adsorvente, efeito sinérgico na propriedade adsortiva, fato motivador para este
estudo. Para a caracterização dos adsorventes serão utilizados microscopia
eletrônica de varredura (MEV), difratometria de raios–X (DRX), espectroscopia na
região do infravermelho (FTIR) e espectroscopia UV/Vis.
Palavras chaves
Fe3O4; biopolímero; adsorção
Introdução
Em meio a alta crise aquática de poluentes (Vacci, et.al, 2017) as quais ocorrem
nos rios e afluentes devido a presença de inúmeros contaminantes como
microplásticos, hormônios, metais, corantes, dentre outros. Em relação aos
corantes, ainda há necessidade do estudo os quais envolvam corantes têxteis e
alimentícios. Tendo em vista que tais corantes possuem alto potencial tóxico e
podem ser responsáveis por gerar mutagenicidade em organismos presentes nos
rios, penetrando em suas células e causando lesões no DNA, que podem ser
responsáveis pelo surgimento de tumores e problemas genéticos, principalmente em
gestantes. Quando entram em contato com organismos aquáticos, os corantes podem
levar a redução em massa de suas populações, tal fator está atrelado a um
desequilíbrio, o qual afeta toda a fauna e flora do ambiente. Tendo e vista que
a biodegradação desses corantes orgânicos é complexa e apresenta alta toxicidade
para todas as formas de vida e um alto grau de carcinogenicidade para o corpo
humano, medidas, intervencionistas e estudos para a remoção dos mesmos, se
tornam indispensáveis e de grande interesse para a sociedade. Uma das grandes
vantagens das nanopartículas ferrimagnéticas é a capacidade de serem
funcionalizadas por outros compostos orgânicos e/ou inorgânicos capazes de
adsorver metais e corantes, no meio ambiente aquático. Outras propriedades
importantes das nanopartículas estão relacionadas à elevada área superficial,
devido ao tamanho reduzido das partículas (Gao, et.al, 2015), (Tang, et.al,
2013) e à ação de campo magnético externo, aumentando a facilidade e eficiência
na separação e a vantagem de fácil remoção em meio aquoso (Yang, et.al, 2006).E
assim estudos preliminares com adsorção de biopolímero de óleo de soja mostraram
a alta afinidade adsortiva.
Material e métodos
As etapas realizadas foram síntese, incorporação, caracterização e estudo
adsortivo referentes aos materiais Fe3O4, BPLMR e Fe3O4 + BPLMR, para adsorção do
corante Rh B. As nanopartículas magnéticas foram sintetizadas pelo método de co-
precipitação1, em atmosfera inerte de N2 e o polímero por maleinização do tipo
“ene”. Caracterizadas pelas técnicas DRX (Rigaku-Rint2000), FTIR (Vertex 70,
Bruker Instruments), MEV e a avaliação de eficiência adsortiva foi estudada
utilizando 20 mg do material em 10 mL do corante a 10 ppm, analisadas através de
espectroscopia UV-vis (Agilent Technologies, Cary 8454).
Resultado e discussão
O perfil cristalográfico exibido na técnica de DRX (fig. 1.a) é compatível a
formação de Fe3O4 e uma eficiente incorporação do BPLMR, onde os novos materiais
incorporados (10%Fe3O4-BPLMR e 5%Fe3O4-BPLMR) apresentam picos característicos
da magnetita, (220, 311, 400, 422, 511,440). O processo de adsorção a 25ºC, foi
avaliado para os materiais Fe3O4, BPLRM e 1%Fe3O4-BPLMR.
Espectros FTIR (fig.1.b) corroboram com os dados obtidos na técnica de DRX. O
pico largo 3457 cm-1 é relacionado a OH e as bandas menores 500-800 cm-1
relacionada a vibração da ligação entre o ferro e oxigênio.
Imagens MEV (figura 2), revelam morfologia esférica para Fe3O4 e uma nova
superfície porosa para polímero, quando incorporado.
Análises UV-VIS evidenciam que quando isolada, a Fe3O4 apresenta baixo
desempenho de adsorção (16,3%), o BPLMR por sua vez apresenta capacidade
adsortiva relevante (73,7%). No entanto, a incorporação e a formação de um novo
material, com propriedade magnética, revelam alta e excelente capacidade
adsortiva (100%), como apresentados na figura 3 e tabela 1.
Figura 1.a) DRX - Fe3O4, BPLMR e Fe3O4 + BPLMR e FTIR: Fe3O4, BPLMR, 1% Fe3O4-BPLMR, 5% Fe3O4-BPLMR e 10% Fe3O4-BPLMR
Espectros UV-Vis - Fe3O4, BPLMR e Fe3O4 + BPLMR, Imagens MEV Fe3O4, BPLMR e 1% Fe3O4-BPLMR e Tabela 1. Taxa de remoção do corante Rh B em %.
Conclusões
As nanopartículas sintetizadas foram obtidas de maneira eficiente. A taxa de
eficiência de adsorção da Rh B foi de 100% (1%Fe3O4-BPLMR), 73% (BPLMR) e 16%
(Fe3O4), A vista disso, a união dos materiais revelou contribuição eficiente e
expressiva para o processo de adsorção e remediação ambiental.
Agradecimentos
PROPE.
Referências
GAO, F.; GU, H.; WANG, H.; WANG, X.; XIANG, B.; GUO, Z. Magnetic amine-functionalized polyacrylic acid-nanomagnetite for hexavalent chromium removal from polluted water. The Royal Society of Chemistry, 5, p. 60208-60219, 2015.
TANG, S. C. N.; LO, I. M. C. Magnetic nanoparticles: Essential factors for sustainable environmental applications. Water Research, 47, p. 2613-2632, 2013.
VACCHI, FRANCINE INFORCATO; DE SOUZA VENDEMIATTI, JOSIANE APARECIDA; DA SILVA, BIANCA FERREIRA; BOLDRIN ZANONI, MARIA VALNICE; UMBUZEIRO, GISELA DE ARAGAO. Quantifying the contribution of dyes to the mutagenicity of waters under the influence of textile activities. Science of The Total Environment, v. 601, p. 230-236, DEC 1 2017.
YANG, J.; PARK, S.-B.; YOON, H.-G.; HUH, Y.-M., HAAM, S. Preparation of poly ɛ-caprolactone nanoparticles containing magnetite for magnetic drug carrier. International Journal of Pharmaceutics, 324, p. 185-190, 2006.
