Preparação e avaliação de hidrogéis nanocompósitos à base de alginato na remoção de Cu (II) e Zn (II) de soluções aquosas

Esta dissertação teve como objetivo, a preparação de hidrogéis à base de alginato contendo argila e material magnético em sua estrutura. Foram analisadas as modificações nas características físico-químicas dos hidrogéis preparados com diferentes reticulantes (CaCl2 e FeCl3) e diferentes concentrações de material magnético (1 e 3 % m/m) e argila (1, 5 e 10 %). Após isso, os hidrogéis foram avaliados quanto à capacidade de remoção de íons Cu2+ e Zn2+ de soluções aquosas. As amostras foram caracterizadas quanto à composição química por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), quanto à morfologia por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (SEM) e quanto às propriedades magnéticas por magnetometria de amostra vibrante (VSM). Através da técnica de difratometria de raios-X (XRD), foi possível verificar a natureza do material magnético e a dispersão da argila nos hidrogéis. A estabilidade térmica das amostras foi analisada por análise termogravimétrica (TGA). Os resultados mostraram que tanto a argila como o material magnético ficaram bem dispersos nas amostras. De forma geral, foram preparados hidrogéis com morfologia esférica, sendo que os hidrogéis de alginato de cálcio tenderam a apresentar maior resistência térmica do que os hidrogéis de alginato de ferro. Todas as amostras magnéticas apresentaram comportamento superparamagnético, porém as amostras de alginato de ferro mostraram-se quebradiças após o intumescimento em água. O tempo médio de equilíbrio de intumescimento foi de 240 minutos. Os resultados de cinética de adsorção mostraram que os hidrogéis de alginato de cálcio preparados nas condições avaliadas nesta Dissertação foram eficientes na remoção dos íons Cu2+ e Zn2+, sendo que o cobre apresentou maior afinidade pelo hidrogel do que o zinco

The aim of this Dissertation was study the preparation of hydrogels based on alginate containing clay and magnetic material in its structure. The modifications on the physicochemical characteristics of hydrogels prepared with different crosslinking (CaCl2 and FeCl3), different concentrations of magnetic material (1 and 3 % w/w), and clay (1, 5 and 10 % w/w) were analyzed. After that, the removal capacity of Cu2+ and Zn2+ from aqueous solutions was evaluated. The samples were characterized according their chemical composition by infrared spectroscopy (FTIR), morphology by scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy, magnetic properties by vibrating sample magnetization (VSM). Through the X-rays diffraction (XRD) it was possible to ascertain the nature of the magnetic material and the clays dispersion into hydrogels. The thermal stability of the samples was analyzed by thermogravimetry analysis (TGA). The results showed that both clay and magnetic material were well dispersed in the samples. Spherical hydrogels were prepared and the calcium alginate hydrogels had tended to present higher thermal resistance than the iron alginate hydrogels. All the magnetic samples showed superparamagnetic behavior; however iron alginate samples had proved be brittle after swelling in water. The equilibrium time of swelling was 240 minutes. The adsorption kinetics results showed that calcium alginate hydrogels prepared under the conditions evaluated in this work were efficient in the removal of Cu2+ and Zn2+, and copper showed higher affinity than zinc for the hydrogel