Investigação de Materiais a Base de Grafeno e Hidrotalcita Aplicados como Adsorventes para Remoção Bifuncional de Micropoluentes em Água
Os materiais adsorventes são úteis
para uma série de aplicações, desde catálise
heterogênea até a intercalação de fármacos.
Mas uma das aplicações que sempre mereceu grande atenção é relacionada à purificação
de água destinada a consumo humano direto.
As argilas sintéticas, como a hidrotalcita de
magnésio e alumínio são capazes de adsorver
íons hidratados e moléculas polares devido a
suas características químicas compatíveis com
estes adsorvatos. Por este mesmo motivo, elas
não são hábeis para adsorver moléculas muito
grandes e de baixa polaridade química, como
muito corantes. Por outro lado, este tipo de
molécula apolar é bem adsorvida por materiais
adsorventes carbonáceos, como o grafeno.
Estes materiais podem se complementar obtendo
um compósito de hidrotalcita-grafeno, já que a
estrutura e morfologia da hidrotalcita permite
a intercalação de folhas de grafeno. Assim, o
objetivo deste trabalho foi obter compósitos
nanoestruturados de grafeno e hidrotalcita
para aplicação como adsorventes bifuncionais
para remoção de crômio(III) e fenolftaleína da
água. O grafeno foi obtido a partir do grafite por
reações sequenciais de oxidação e redução e
ultrassonificação e incorporado à hidrotalcita.
Os materiais adsorventes nas formas isoladas
e conjugada foram caracterizados por
difração de raios-X e espectroscopia Raman,
demonstrando perfeita sinergia das fases
componentes no compósito contendo 1 % em
massa de grafeno na matriz de hidrotalcita. Os
testes de remoção de crômio(III) e fenolftaleína,
utilizando os materiais adsorventes sintetizados foram realizados em um sistema de adsorção em leito fixo, usando os materiais como
elementos filtrantes. As alíquotas das soluções de adsorvatos foram analisadas por
espectroscopia na região do UV-Vis e demonstraram que a adsorção para o crômio(III)
foi maior na amostra de hidrotalcita e menor na amostra de grafeno. Contrariamente, a
fenolftaleína é mais bem adsorvida na fase grafeno e apresenta péssimo desempenho
para a hidrotalcita. Evidenciou-se que o nanocompósito grafeno/hidrotalcita apresenta
alto desempenho de adsorção para os dois adsorvatos, indicando uma conjugação
eficiente destes materiais.
Investigação de Materiais a Base de Grafeno e Hidrotalcita Aplicados como Adsorventes para Remoção Bifuncional de Micropoluentes em Água
-
DOI: 10.22533/at.ed.98719261115
-
Palavras-chave: Fenolftaleína, Crômio, Adsorvente, Purificação de água
-
Keywords: Phenolphthalein, Chromium, Adsorbent, Water purification.
-
Abstract:
Adsorbent materials are useful for a variety of applications, from
heterogeneous catalysis to drug intercalation. However, one of the applications that
has always received great attention is related to water purification for direct human
consumption. Synthetic clays such as magnesium aluminum hydrotalcite are capable
of adsorbing hydrated ions and polar molecules due to their chemical characteristics
compatible with these adsorbates. By the same reason, they are not able to adsorb
very large molecules of low chemical polarity, such dyes. On the other hand, this type
of nonpolar molecule is well adsorbed by carbonaceous adsorbent materials such
as graphene. These materials can be complemented with the use of a hydrotalcitegraphene composite, since the structure and morphology of the hydrotalcite allows the
intercalation of graphene sheets. Thus, the goal of this work was to obtain graphenehydrotalcite nanostructured composites for application as bifunctional adsorbents to
remove chromium(III) and phenolphthalein from water. Graphene was obtained from
graphite through sequential oxidation and reduction reactions and ultrasonification,
being added during hydrotalcite synthesis. The adsorbent materials in isolated form
and in composite were characterized by X-ray diffraction and Raman spectroscopy,
demonstrating perfect synergy of the component phases in the composite containing
1% by weight of graphene in the hydrotalcite matrix. Removal tests for chromium(III)
and phenolphthalein were performed in a fixed bed adsorption system, using the
materials as filters. The aliquots of the adsorbent solutions were analyzed by UVVis spectroscopy and showed that the adsorption for chromium(III) was higher in the
hydrotalcite sample and lower in the graphene one. In contrast, phenolphthalein is
better adsorbed in the graphene phase and has poor performance for hydrotalcite.
Graphene/hydrotalcite nanocomposite showed high adsorption performance for both
adsorbates, indicating an efficient conjugation of these materials.
-
Número de páginas: 15
- Cintia Hisano
- Rafael Aparecido Ciola Amoresi
- Maria Aparecida Zaghete Bertochi
- Rony Gonçalves Oliveira
- Alberto Adriano Cavalheiro
- Eliane Kujat Fischer
