Síntese e caracterização de um nanocompósito de grafite magnético para adsorção dos corantes Reactive Black 5 (RB5) e Azul de Metileno (AM)
Data
2019-12-13
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Resumo
Magnetic graphite nanocomposite (NGM) based on magnetic nanoparticles (NPs) and graphite
nanoplatelets has been synthesized by a novel hydrothermal synthesis route. NGM and its
precursors were characterized by X-ray diffraction (XRD) and infrared spectroscopy (FTIR).
The nanomaterial discoloration efficiency (%Ads) using reactive black 5 (RB5) and methylene
blue (AM) textile dyes in aqueous solution as target pollutant were evaluated. The influence of
adsorptive parameters on effluent discoloration efficiency responses was evaluated from a 23
factorial design and the response surface analysis of central rotational composite design.
Adsorption parameters evaluated include: adsorbent mass, adsorbate concentration and
agitation speed. It was observed that the parameters agitation speed (rpm) and concentration of
adsorbate (mg L-1) are the factors more significant than any other combination and it is highly
indicated that they should be parameterized in combination. NGM statistical results showed
%Ads ~98% in the RB5 removal, extremely high adsorption velocity, since it reached the
adsorption equilibrium within 10 minutes of contact with the adsorbate and it presented 99%
adjustment for pseudo first and second order kinetics, besides it presented a maximum
adsorptive capacity of ~93 mg g-1 for the adjustment of Langmuir model, predominant in this
system. The %Ads of AM onto NPs and graphite was ~59% and 100%, respectively. The study
shows that NGM can be magnetically separated from the aqueous solution without introduce
any byproduct during adsorption and presented favorable adsorptive properties, which makes
evident its applicability of use as environmental remediator. The application of this synthetic
rout becomes of technological interest when, besides being unprecedented and low cost, NGM
adsorptive properties are attractive to effectively discolor wastewater.
Descrição
Um nanocompósito de grafite magnético (NGM) a base de nanopartículas magnéticas (NPs) e
nanofolhas de grafite foi sintetizado por uma nova rota de síntese hidrotermal. O NGM e seus
precursores foram caracterizados por difratometria de raios-X (DRX) e espectroscopia na
região do infravermelho (IV). Esses nanomateriais foram avaliados quanto a eficiência de
adsorção (%Ads) dos corantes têxteis reactive black 5 (RB5) e azul de metileno (AM) em
solução aquosa. A influência dos parâmetros adsortivos nas respostas de eficiência de adsorção
de efluentes foi avaliada a partir de um planejamento fatorial 23 com 3 pontos centrais e da
análise das superfícies de resposta de um delineamento composto central rotacional. Os
parâmetros de adsorção avaliados foram: massa de adsorvente, concentração de adsorvato e
velocidade de agitação do meio. Foi observado que os parâmetros velocidade de agitação (rpm)
e concentração de adsorvato (mg L-1) são os fatores que mais influenciam no processo e devem
ser parametrizados de forma combinada. O resultado estatístico do NGM apresentou %Ads
~98% na remoção do RB5, velocidade de adsorção alta, visto que alcançou o equilíbrio de
adsorção em 10 minutos de contato com o adsorvato e apresentou ajuste de 99% para a cinética
de pseudo primeira ordem e segunda ordem, além de apresentar capacidade adsortiva máxima
de ~93 mg g-1 para o ajuste do modelo de Langmuir, predominante nesse sistema. A %Ads do
AM frente às NPs e ao grafite foi de ~59% e ~100%, respectivamente. O estudo mostra que o
NGM pode ser magneticamente separado do meio sem introduzir subproduto durante a
adsorção e apresentar propriedades adsortivas favoráveis, evidenciando sua aplicabilidade de
uso como remediador ambiental. A aplicação desse método de síntese passa a ser de interesse
tecnológico quando além de inédito e de baixo custo, as propriedades adsortivas do NGM se
mostram atraentes para descolorir efetivamente a água residual.
Palavras-chave
Grafite, Nanocompósitos, Adsorção, Materiais nanoestruturados, Materiais compostos
Referência
DAMASCENO, Bárbara Souza. Síntese e caracterização de um nanocompósito de grafite magnético para adsorção dos corantes Reactive Black 5 (RB5) e Azul de Metileno (AM). 2019. 84 f. Trabalho de conclusão de curso (Graduação em Engenharia de Materiais) - Universidade Federal Rural de Pernambuco, 2019.