Desenvolvimento de nanocompósito (hidroxiapatita/ poliuretano) pela gelação (gelling) de poli ( álcool vinílico) (PVA) para remoção de metais pesados

Removing microcontaminants from effluents is a challenge today, because of its high cost and low efficiency, especially in the treatment of effluents containing heavy metals. An alternative that has emerged is the use of biodegradable nanocomposites, which exhibit good removal and recovery performances, in addition to its low cost. With this in mind, the present study aimed to develop and characterize a nanocomposite based on hydroxyapatite (HAP), polyurethane (PU) and polyvinyl alcohol (PVA) for removing heavy metals. Thus, the research was conducted in several steps: i)- Physico-chemical and microbiological hospital effluent characterization; ii)- Production of hydroxyapatite by aqueous precipitation technique, and their characterization; iii)- Production of the nanocomposite in which the hydroxyapatite was added to the polyurethane prepolymers and then the polyvinyl alcohol/hydroxyapatite film was produced; iv)- Polyvinyl composite without film PU/HAp was also produced in the proportions of 20 and 40% HAp; v)- The composites was characterized by the techniques of XRD, FTIR, SEM / EDS, BET, Zeta Potential and TGA; vi)- The sisal and coconut fibres were washed and dried for comparative tests of adsorption; vii)- Adsorption tests for evaluating the removal of heavy metals (nickel and cadmium). Initial screening adsorption capacity (HAp; PU/HAp - 20 and 40%; PU / HAp / PVA), kinetic studies of adsorption of Cd (II) by HAp; multifactorial design analysis (factorial design) for identifying the most important variables in the adsorption of Cd (II) by composite PU/HAp. Also comparative analysis of adsorption of Cd and Ni by composite PU/HAp were conducted, as well as comparative tests of adsorption of Cd (coconut fibre) and Ni (sisal fibre). It was possible to verify that the composite PU/HAp 40% showed better effectiveness for the removal of Cd (II) and Ni (II), above 80%, equivalent to the lignocellulosic fibre used and HAp produced. As main conclusion, it can be referred that the composite PU/HAp 40% is an effective adsorvent to wastewater treatment for heavy metal removal, with low cost and high efficiency

A remoção de microcontaminantes, em especial no tratamento de efluentes contendo metais pesados, é um desafio na atualidade, em decorrência de seu elevado custo e baixa eficiência. Uma tecnologia que vem surgindo como promissora é a aplicação de nanocompósitos biodegradáveis, a qual apresenta uma eficiência favorável de remoção e recuperação deste microcontaminante, além de seu baixo custo. Neste âmbito, o presente estudo objetivou desenvolver e caracterizar um nanocompósito à base de hidroxiapatita (HAP), poliuretano (PU) e álcool povinilíco (PVA) para remoção de metais pesados. A investigação foi desenvolvida em várias etapas: i)- caracterização físico-química e microbiológica de efluentes hospitalares, como potencial caso de estudo; ii)- produção de hidroxiapatita por meio da técnica de precipitação aquosa, e respectiva caracterização; iii)- produção de nanocompósito com revestimento, no qual a hidroxiapatita (HAp) foi adicionada aos pré-polímeros de poliuretano, e a película de álcool polivínilico e hidroxiapatita foi produzida e aderida ao compósito; iv)- produção de compósito não-peliculado PU/HAp nas proporções a 20 e 40% de HAp; v)- caracterização do compósito pelas técnicas de DRX, FTIR, MEV/EDS, BET, Potencial Zeta e TGA; vi)- tratamento físico-químico da fibra de sisal e coco, como potenciais bioadsorventes de baixo custo utilizados em estudos comparativos; vii)- testes de adsorção de metais pesados (níquel e cádmio). Neste âmbito, foi realizada uma triagem inicial de capacidade de adsorção da HAp, PU/HAp 20 e 40% e PU/HAp/PVA, envolvendo estudos cinéticos de adsorção de Cd (II). De modo a identificar as variáveis mais importantes na adsorção de Cd (II) pelo compósito PU/HAp, foi também considerado o desenho de experiências (factorial design). Adicionalmente, este adsorvente (PU/HAp) foi também testado como adsorvente de Cd e Ni. Finalmente, foram realizados testes de adsorção de Cd em fibras de coco, e de Ni em fibras de sisal. O estudo realizado permitiu concluir que o compósito PU/HAp 40% apresentou elevada eficiência na remoção de Cd (II) e Ni (II), superiores a 80%, sendo equivalente às fibras lignocelulósicas utilizadas e à HAp produzida. Como principal conclusão deste estudo, destaca-se o fato de que estes materiais podem ser utilizados no tratamento de efluentes para remoção de metais pesados, dado que apresentam baixo e custo e elevada eficiência

2020-01-01