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    Modulando a partição de corantes em sistemas aquosos bifásicos por meio de interações surfactante catiônico-corante.
    (2019) Penido, Jussara Alves; Mageste, Aparecida Barbosa; Ferreira, Gabriel Max Dias; Silva, Luís Henrique Mendes da; Ferreira, Guilherme Max Dias; Ferreira, Gabriel Max Dias; Mageste, Aparecida Barbosa
    Nesse trabalho, sistemas aquosos bifásicos (SABs) foram empregados para separar dois corantes modelo, amarelo ouro remazol (AR) e azul de metileno (AM), usando o surfactante brometo de hexadeciltrimetilamônio (C16TAB) como modulador seletivo na partição. Experimentos envolvendo a partição individual e simultânea dos corantes foram realizados na presença e ausência de C16TAB em SABs formados por misturas de poli(etileno glicol) (PEG), poli(propileno glicol) (PPG) ou copolímero tribloco poli(etileno glicol)11- poli(propileno glicol)16- poli(etileno glicol)11 (L35), mais sal ((NH4)2SO4, MgSO4, Na2SO4 ou Li2SO4) e água. Em experimentos de partição individual, os corantes AR e AM foram transferidos para a fase superior dos SABs formados por PEG na ausência de C16TAB. No entanto, na presença de certas concentrações de surfactante, o AM permaneceu na fase superior, enquanto o AR foi transferido para a fase inferior. O mesmo resultado foi obtido em experimentos de partição simultânea. Isso foi atribuído a uma interação específica entre C16TAB e AR, que promoveu a formação de agregados AR-C16TAB que foram estabilizados na fase inferior do SAB. A quantidade de AR transferido para a fase inferior na presença de C16TAB foi dependente da massa molar do polímero e da estrutura do sal e do polímero. Curiosamente, o surfactante não promoveu a transferência de AR para a fase inferior em SABs formados por PPG ou L35, devido à competição entre o polímero e o corante AR pelos monômeros de C16TAB. O melhor fator de separação entre os corantes foi de 271,2 em SAB formado por PEG com massa molar de 1500 g mol-1, MgSO4 e água, demonstrando o potencial desse SAB para a separação entre os corantes. A interação entre AR e C16TAB foi avaliada em água pelas técnicas de tensiometria, condutimetria, calorimetria de titulação isotérmica e turbidimetria, em diferentes razões molares surfactante:corante. Além disso, o efeito da cauda hidrofóbica do surfactante e a concentração de corante sobre esta interação também foram avaliados. O agregado sólido formado a partir da mistura de soluções de corante e surfactante em razões molares específicas foi analisado por termogravimetria e espectroscopia no infravermelho. A entalpia de interação aparente entre AR e C16TAB foi estimada e apresentou valores iguais a -27 kJ mol-1 na região da formação do agregado sólido. A interação entre os dois componentes foi dirigida por um balanço entre interações eletrostáticas e hidrofóbicas, sendo que a formação dos agregados corante-surfactante foi favorecida para surfactantes de maior cadeia hidrofóbica.
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    Phase diagrams, densities, and refractive indexes of aqueous two-phase systems comprising (F68, L64, or PEO1500) + (ammonium, sodium, or potassium thiocyanate salts) +water : effect of cation and type of macromolecule.
    (2019) Silva, Maria do Carmo Hespanhol da; Silva, Luís Henrique Mendes da; Fontoura, Beatriz Martins; Andrade, Vivianne Molica de; Mageste, Aparecida Barbosa; Lemos, Leandro Rodrigues de
    In extraction procedures, the more commonly used aqueous two-phase systems (ATPS) comprise mainly water, salt, and macromolecule, particularly the macromolecule poly(ethylene oxide) (PEO). However, one limitation of such ATPS is their capacity to separate compounds that are more hydrophobic. One possible solution to overcome this restriction is the use of ATPS formed with triblock copolymers, which are more hydrophobic and therefore enable the extraction of hydrophobic solutes. In addition, the range of applications of ATPS formed with thiocyanate salts can be broader, mainly to extract metal ions. In view of this, equilibrium data were acquired in this work by constructing phase diagrams for ATPS comprising macromolecules [poly(ethylene oxide), PEO, or (poly(ethylene oxide))-(poly(propylene oxide))-(poly(ethylene oxide)) triblock copolymers, F68 or L64] + thiocyanate salts (ammonium, sodium, or potassium) + water at 25.0 °C. The influence of the nature of the cation on the formation of the ATPS was investigated and followed the order K+ > Na+ > NH4+. The capacity of different macromolecules to enable ATPS formation was also examined and followed the order L64 > F68 > PEO1500. Phase inversion occurred with the (L64 or F68) + NH4SCN + water ATPS, in that the top phase is rich in salt and the bottom phase is rich in macromolecule. This aspect is different in most ATPS that are typically described in the literature.
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    Preparação de adsorvente de bagaço de cana-de-açúcar heterossubstituído e aplicação na remoção de metais tóxicos.
    (2021) Teodoro, Filipe Simoes; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Silva, Luís Henrique Mendes da; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Silva, Luís Henrique Mendes da; Soares, Liliane Catone; Nogueira, André Esteves; Vieira, Melissa Gurgel Adeodato; Azevedo, Eduardo Ribeiro de
    A poluição das águas superficiais e subterrâneas causada por metais tóxicos é uma séria preocupação global, tanto no âmbito ambiental quanto no que diz respeito à saúde humana. O excesso desses elementos em corpos d’água apresenta sérios riscos para as diversas formas de vida, inclusive a humana, devido à sua elevada toxicidade e carcinogenicidade, resultando em bioacumulação ao longo da cadeia alimentar. Dentre os métodos de remediação destes contaminantes, a adsorção é uma das técnicas que tem sido amplamente estudada devido à fácil implementação e elevada eficiência. Nos últimos anos, grandes esforços têm sido dedicados à busca de novos adsorventes derivados de biomassa vegetal, visto que estes materiais são de grande abundância na natureza, sendo que alguns deles são tratados como resíduos e descartados no meio ambiente. Este trabalho tem como objetivo a preparação de um adsorvente à base de bagaço de cana-de-açúcar (BSeP) utilizando dois anidridos (succínico e piromelítico) por meio de uma reação em única etapa para aplicação na remoção de íons Cu(II) e Zn(II) de soluções aquosas propositalmente contaminadas. A modificação química foi avaliada por meio de experimentos exploratórios e de um planejamento fatorial 23 , cujas variáveis independentes foram temperatura (T), tempo de reação com anidrido succínico (tAS) e fração molar de anidrido succínico (χAS), sendo as variáveis resposta as capacidades de adsorção de Cu(II) e Zn(II). Estes experimentos apontaram para a melhor condição de síntese em 100ºC, 1 h de reação com anidrido succínico e χAS de 0,62. O bagaço de cana modificado foi caracterizado por ganho de massa, pHPCZ, análise elementar (C, H e N), espectroscopia na região do infravermelho, análise termogravimétrica, difração de raios-X, ressonância magnética nuclear de carbono 13 em estado sólido, microscopia eletrônica de varredura juntamente com espectrometria de energia dispersiva de raios-X. O adsorvente foi utilizado em experimentos de adsorção/dessorção mono e bicomponente de Cu(II) e Zn(II) em batelada e em coluna de leito fixo. Os estudos de adsorção em batelada revelaram que o pH de melhor adsorção dos íons metálicos foi de 5,5. Os dados de cinética monocomponente foram modelados com os modelos de Boyd, difusão intrapartícula (DIP) e de difusão de superfície homogênea (HSDM) e as isotermas monocomponente foram modeladas com os modelos de Langmuir e Sips. As capacidades máximas de adsorção (Qmax) obtidas nos experimentos monocomponente foram de 1,19 e 0,95 mmol g-1 para Cu(II) e Zn(II), respectivamente. Foram realizados três ciclos de adsorção/dessorção monocomponente em coluna de leito fixo, os quais mostraram que a adsorção em contínuo de Cu(II) e Zn(II) é um processo de remediação tecnicamente viável. Os modelos de Thomas e Bohart-Adams foram utilizados para descrever a adsorção monocomponente em coluna de leito fixo com Qmax igual à 0,92 e 0,81 mmol g-1 para adsorção de Cu(II) e Zn(II), respectivamente. As medidas de calorimetria de titulação isotérmica e os parâmetros termodinâmicos indicaram que as variações de entalpia do processo de adsorção foram positivas, evidenciando um processo endotérmico e entropicamente dirigido. Estudos bicomponente em batelada foram realizados em três diferentes proporções molares de Cu(II) e Zn(II) (1:1, 3:1 e 1:3). Os dados de cinética e isoterma bicomponente foram modelados com os modelos de Corsel e RAST (Real Adsorbed Solution Theory), respectivamente. Os dados experimentais e os parâmetros obtidos nestes modelos demonstraram que a presença de Cu(II) influenciou antagonicamente na adsorção de Zn(II) em todas as proporções estudadas. Já a adsorção de Cu(II) em BSeP só foi afetada na proporção 1:3 (Cu:Zn). A adsorção bicomponente em coluna de leito fixo também foi realizada nas três proporções Cu(II):Zn(II) e o modelo de difusão no filme e no poro foi ajustado às curvas de ruptura. Os experimentos de mistura mostraram que o Cu(II) possui maior afinidade pelos sítios de adsorção que o Zn(II), causando a substituição destes íons adsorvidos, caracterizando o fenômeno de overshooting. Os experimentos para determinação da estequiometria da adsorção mostraram que a adsorção de um íon metálico envolve a interação com dois sítios de adsorção.
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    Synthesis and application of sugarcane bagasse cellulose mixed esters. Part II : removal of Co2+ and Ni2+ from single spiked aqueous solutions in batch and continuous mode.
    (2019) Almeida, Francine Tatiane Rezende de; Carvalho, Megg Madonyk Cota Elias; Xavier, Amália Luísa Pedrosa; Ferreira, Gabriel Max Dias; Silva, Isabela Almeida; Filgueiras, Jefferson Gonçalves; Azevedo, Eduardo Ribeiro de; Silva, Luís Henrique Mendes da; Gil, Laurent Frédéric; Gurgel, Leandro Vinícius Alves
    Sugarcane bagasse cellulose succinate trimellitate (SBST) was prepared by a one-pot synthesis method. The synthesis of this novel mixed ester was investigated by a 23-factorial design. The parameters investigated were time, temperature, and succinic anhydride mole fraction (χSA). The responses evaluated were the adsorption capacity (qCo2+ and qNi2+), weight gain (wg), and number of carboxylic acid groups (nT,COOH). 13C Multiple Cross-Polarization solid-state NMR spectroscopy, 1H NMR relaxometry, and Fourier-transform infrared spectroscopy were used to elucidate the SBST structure. The best SBST reaction conditions were 100 °C, 660 min, and χSA of 0.2, which yielded SBST with a wg of 57.1%, nT,COOH of 4.48 mmol g−1, and qCo2+ and qNi2+ of 0.900 and 0.963 mmol g−1, respectively. The maximum adsorption capacities (Qmax) (pH 5.75, 25 °C) estimated by the Redlich-Peterson model for Co2+ and Ni2+ were 1.16 and 1.29 mmol g−1. The ΔadsH° values for Co2+ and Ni2+ adsorption obtained by isothermal titration calorimetry were 8.03 and 6.94 kJ mol−1. Regeneration and reuse of SBST were investigated and the best conditions applied for fixed-bed column adsorption in five consecutive cycles. SBST was fully desorbed and Qmax values for Co2+ (0.95 mmol g−1) and Ni2+ (1.02 mmol g−1) were estimated using the Bohart-Adams model.
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    Thermodynamics and optimization of norbixin transfer processes in aqueous biphasic systems formed by polymers and organic salts.
    (2012) Mageste, Aparecida Barbosa; Senra, Tonimar Domiciano Arrighi; Silva, Maria do Carmo Hespanhol da; Bonomo, Renata Cristina Ferreira; Silva, Luís Henrique Mendes da
    Partitioning of the natural dye norbixin has been studied in aqueous two-phase system (ATPS) that are formed by mixing aqueous solutions of a polymer (or copolymer) and an organicsalt (sodium tartrate or succinate). In this work, the norbixin partition coefficient (KN) was optimized, taking into account the variables of polymer concentration, salt concentration and pH. It was found that KN is highly dependent on the electrolyte nature, system hydrophobicity and TLL values. Testing produced KN values between 8 and 130, indicating the great potential of ATPS as a method for norbixin pre-concentration/purification. Thermodynamic transfer parameters (ΔtrG, ΔtrH, ΔtrS) indicate that the preferential concentration of norbixin in the top phase is favored by enthalpic and entropic contributions.