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Title: Mercerização e modificação química de celulose e bagaço de cana-de-açúcar com anidrido succínico e trietilenotetramina : preparação de novos materiais quelantes para a adsorção de Pb (II), Cd (II), Cr (VI) e Cu (II).
Authors: Gurgel, Leandro Vinícius Alves
metadata.dc.contributor.advisor: Gil, Laurent Frédéric
Keywords: Saneamento ambiental
Adsorção
Metais pesados e oxiânions
Celulose
Bagaço de cana
Issue Date: 2007
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: GURGEL, L. V. A. Mercerização e modificação química de celulose e bagaço de cana-de-açúcar com anidrido succínico e trietilenotetramina : preparação de novos materiais quelantes para a adsorção de Pb (II), Cd (II), Cr (VI) e Cu (II). 2007. 203 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2007.
Abstract: A celulose e o bagaço de cana-de-açúcar foram usados na preparação de novos materiais quelantes para a adsorção de metais pesados. Foram realizadas modificações físicas e químicas nesses biopolímeros com o objetivo de preparar materiais para adsorver metais pesados como o chumbo, o cádmio, o cobre e o cromo. Essas modificações incluem a mercerização da celulose e do bagaço de cana-de-açúcar e o tratamento dos materiais não mercerizados e mercerizados com anidrido succínico para a introdução de funções ácido carboxílico. Em seguida essas funções ácidas foram modificadas com trietilenotetramina, um ligante polidentado, para o ancoramento de grupos amina nos materiais. Esses grupos amina foram quaternizados usando iodeto de metila para a obtenção de grupos amônio quaternários. Os efeitos da mercerização foram avaliados pelas técnicas de difração de raios-X, FTIR e TGA-DTA. Os materiais obtidos pelas modificações químicas foram caracterizados por FTIR, TGA-DTA e análise elementar de C, H e N. Os ganhos de massa e as concentrações de funções ácidas e básicas introduzidas foram calculados. A celulose e o bagaço de cana mercerizados succinilados apresentaram em relação à celulose e o bagaço de cana não mercerizados succinilados um aumento de 7,1 e 12,1% no ganho de massa e de 0,4 e 0,2 mmol/g na concentração de funções ácido carboxílico respectivamente. A celulose e o bagaço de cana mercerizados succinilados modificados com trietilenotetramina apresentaram em relação à celulose e o bagaço de cana não mercerizados succinilados modificados com trietilenotetramina um aumento de 13,7 e 5,1% no ganho de massa e de 0,8 e 0,3 mmol/g na concentração de funções amina respectivamente. Um dos materiais contendo grupos amina foi quaternizado visando a preparação de um material contendo grupos amônio quaternários capazes de realizar troca-aniônica. Os materiais quelantes obtidos foram usados em estudos de adsorção e suas capacidades máximas de adsorção foram avaliadas pelo modelo de Langmuir e comparadas. A celulose e o bagaço de cana mercerizados succinilados apresentaram em relação à celulose e o bagaço de cana não mercerizados succinilados um aumento na capacidade de adsorção de 32,6 e 83,3 mg/g de Pb2+, 16,3 e 43,6 mg/g de Cd2+, 17,5 e zero mg/g de Cu2+ respectivamente, o que comprova a eficiência da mercerização na preparação de materiais com maior poder de adsorção.
metadata.dc.description.abstracten: Cellulose and sugarcane bagasse were used in the preparation of new chelating materials for adsorption of heavy metals. Physical and chemical modifications were accomplished in those biopolymers aiming the preparation of materials able to adsorb heavy metals as lead, cadmium, copper and chromium. Those modifications include the non-mercerization of cellulose and sugarcane bagasse and the treatment of mercerized and mercerized materials with succinic anhydride for the introduction of carboxylic acid functions. Then, those acid functions were modified with triethylenetetramine, as a polydentate ligand, to anchor amine groups to the materials. Those amine groups were quaternized using methyl-iodide to obtain quaternary ammonium groups. Mercerization effects were evaluated by x-ray diffraction, FTIR and TGA-DTA. The materials obtained by chemical modifications were characterized by FTIR, TGA-DTA and elemental analysis of C, H and N. Mass gains and the concentrations of introduced acid and basic functions were calculated. Compared to succinylated non-mercerized cellulose and sugarcane bagasse, succinylated mercerized cellulose and sugarcane bagasse showed an increase of 7.1 and 12.1% in the mass gain and 0.4 and 0.2 mmol/g in the concentration of carboxylic acid functions respectively. Compared to succinylated non-mercerized cellulose and sugarcane bagasse modified with triethylenetetramine, succinylated mercerized cellulose and sugarcane bagasse modified with triethylenetetramine showed an increase of 13.7 and 5.1% in the mass gain and 0.8 and 0.3 mmol/g in the concentration of amine functions respectively. One of the materials containing amine groups was quaternized in order to prepare a material containing quaternary ammonium groups capable of accomplishing anionic exchange. The chelating materials obtained were used in studies of adsorption and their maximum adsorption capacities were evaluated by Langmuir model and compared. Compared to succinylated non-mercerized cellulose and sugarcane bagasse, succinylated mercerized cellulose and sugarcane bagasse showed an increase in adsorption capacity of 32.6 and 83.3 mg/g of Pb2+, 16.3 and 43.6 mg/g of Cd2+, 17.5 and zero mg/g of Cu2+, respectively. Thus, it is proven the efficiency of mercerization in the preparation of materials with greater power of adsorption.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2231
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