Universidade Federal Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa NPGQ DEFESA: DISSERTAÇÃO DO MESTRADO

1. Universidade FederalPró-Reitoria de Pós-Graduação e PesquisaNPGQDEFESA: DISSERTAÇÃO DO MESTRADO ADSORÇÃO DE CORANTES TÊXTEIS EM MICRO ESFERAS DE QUITOSANA – ESTUDOS CINÉTICOS EM PRESENÇA DE SURFACTANTE ANIÔNICO Aluna: Jackeline Andrade Mota Orientador: Antônio Reinaldo Cestari – DQI/CCET Agosto 2007

2. Objetivos • Sintetizar esferas de quitosana e reticulá-las com epicloridrina, para impedir suas dissoluções em meio ácido; • Estudar a adsorção de corantes aniônicos, nas esferas de quitosana, em função do tempo de contato, da temperatura e da presença de surfactante aniônico; • Calcular e discutir parâmetros de adsorção utilizando-se modelos cinéticos apropriados.

3. Histórico da Quitina e Quitosana • Quitina→1811 → Henri Braconnot. 1823 → Odier. 1843 → Payen. • Quitosana→ 1859 → C.Rouget.

4. Quitina e Quitosana • Figura 1: Representação esquemática conjunta das estruturas da quitina e quitosana com as respectivas numerações dos carbonos.

5. Quitina • Segundo polímero mais abundante na natureza, depois da celulose; • Comercialmente é obtida de resíduos de indústrias de processamento de mariscos; • Características; • Índia, Japão, Polônia, Noruega e Austrália;

6. -quitina, -quitina, -quitina. As polimorfas de quitina correspondem a diferentes arranjos no estado sólido; - quitina (disposição antiparalela das cadeias poliméricas). -quitina (disposição paralela das cadeias poliméricas). -quitina(antiparalela e paralela). Características Estruturais da Quitina

7. -Quitina -Quitina -Quitina Figura 2: Representação esquemática das estruturas polimórficas de quitina.

8. Quitosana • A quitosana vem sendo cada vez mais utilizada em vários setores científicos e industriais. • Biomaterial. • As aminas no carbono-2 e as hidroxilas do carbono-6, podem reagir com muitas moléculas orgânicas.

9. Possíveis Modificações que a Quitina e a Quitosana Pode Sofrer Figura 3: Modificações químicas possíveis para a quitina e quitosana.

10. Figura 4: Reações de reticulação da quitosana com epicloridrina (a), com gluteraldeído (b), com metóxi poli(etileno glicol) (c).

11. Principais Aplicações da Quitosana

12. Corantes • Compostos químicos orgânicos. • Estabilidade. • Durabilidade. • Utilizados em vários campos da tecnologia.

13. Adsorção no Biopolímero Quitosana • Corantes →SO3- • Interações eletrostáticas:R-NH3+-O3S-R’

14. SURFACTANTE Figura 5: Estrutura do surfactante aniônico dodecilbenzenosulfonato de sódio.

15. Preparação das Esferas de Quitosana 1- Formação do gel de quitosana em meio ácido. 2- Formação dos esferas em meio alcalino. 3- Reticulação com epicloridrina.

16. Caracterização por Espectroscopia de Adsorção na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) Figura 6: Espectros na região do infravermelho para a quitosana pura e quitosana reticulada com epicloridrina.

17. Preparo de Soluções Padrão dos Corantes de Remazol

18. Cinética de adsorção de corantes • Adsorção dos corantes sulfonatos Amarelo Remazol, Vermelho Remazol e Azul Remazol, em pH 4,0. • Cinética de adsorção, de 5 até 180 minutos. • Determinação quantitativa dos corantes feita por curvas de calibração (método espectrofotométrico).

19. Figura 7: Estruturas dos corantes Remazol amarelo (A), azul (B) e vermelho (C).

20. Resultados e Discussão • Densidade média das esferas: • Os resultados obtidos foram: 7,08  0,34 x10-4 e 4,10  0,22 x10-4 g/mm3, antes e após a reticulação.

21. Estudo de Adsorção dos Corantes • Quantidade adsorvida de corante:

22. Figura 8: Adsorção do corante vermelho nas micropérolas de quitosana em função da temperatura e da concentração inicial do corante, na ausência de surfactante DBS.

23. Figura 9: Adsorção do corante vermelho nas micropérolas de quitosana em função da temperatura e da concentração inicial do corante, na presença de surfactante DBS.

24. Modelagem Cinética Modelo cinético de 1ª ordem em relação a diminuição da concentração do corante em solução:

25. Modelo cinético de 2ª ordem em relação a diminuição da concentração do corante em solução:

26. Figura 10: Gráficos do modelo de 1a ordem para o corante vermelho, [corante inicial] = 23 mg/L, na ausência (gráficos à esquerda) e presença (gráficos à direita) de surfactante, em função da temperatura.

27. Figura 11: Gráficos do modelo de 2a ordem para o corante vermelho, [corante inicial] = 23 mg/L, na ausência (gráficos à esquerda) e presença (gráficos à direita) de surfactante, em função da temperatura.

28. Análise de Erros:

29. Tabela 1: Valores dos parâmetros cinéticos das adsorções dos corantes na ausência do surfactante DBS, em relação a diminuição da concentração do corante em solução, para a concentração inicial de 23 mg/L.

30. Tabela 2: Valores dos parâmetros cinéticos das adsorções dos corantes na presença do surfactante DBS, em relação a diminuição da concentração do corante em solução, para a concentração inicial de 23 mg/L.

31. Modelos Cinéticos de Lagergren • Equação de 1aordem: • Equação de 2aordem:

32. Figura 12:Cinética de adsorção do corante Vermelho Remazol em esferas de quitosana, pelas equações cinéticas de 1a e 2a ordem de Lagergren, a 45oC, [corante] = 23,0 mg/L, na ausência de surfactante (gráficos à esquerda) e na presença de surfactante (gráficos à direita).

33. Tabela 3: Parâmetros cinéticos dos modelos de Lagergren para as interações dos corantes nas microesferas de quitosana, na ausência do surfactante DBS, para a concentração inicial de 23 mg/L.

34. Tabela 4: Parâmetros cinéticos dos modelos de Lagergren para as interações dos corantes nas microesferas de quitosana, na presença do surfactante DBS, para a concentração inicial de 23 mg/L.

35. Modelo Cinético de Avrami: Figura 13: Cinética de adsorção do corante amarelo Remazol em microesferas de quitosana, pela equação cinética de adsorção de Avrami, a 25oC, [corante] = 23,0 mg/L, na ausência (gráficos à esquerda) e presença (gráficos à direita) de surfactant.

36. Tabela 5: Parâmetros cinéticos do modelo de Avrami, das interações dos corantes nas microesferas de quitosana, na ausência de surfactante DBS, para a concentração iniciaL de 23 mg/L.

37. Tabela 6: Parâmetros cinéticos do modelo de Avrami, das interações dos corantes nas microesferas de quitosana, na presença de surfactante DBS, para as concentração inicial de 23 mg/L.

38. Conclusões • As esferas foram sintetizadas com sucesso e mostraram-se estáveis em meio ácido. • A técnica de FTIR sugeriu que a reação da epicloridrina ocorreu, preponderantemente pelos grupos OH da quitosana; • A adsorção aumenta com o aumento do tempo de contato e diminui com a elevação da temperatura.

39. Na maioria dos casos, Qt aumentaram com o aumentoda Ci do corante em solução; • Na ausência de DBS corante azul e na presença de DBS corante amarelo; • Em relação a diminuição do corante em solução, os dados experimentais se ajustaram mais ao modelo cinético de 2ª ordem;

40. O modelo cinético de Lagergren que melhor se adequou aos dados experimentais foi o de segunda ordem. • Avrami mais de um processo cinético de adsorção; • Ao comparar os modelos de Lagergren com o de Avrami, notou-se um melhor ajuste dos dados experimentais para o modelo cinético de Avrami.

41. Sugestões Para Continuação do Trabalho • Fazer determinações comparativas das constantes cinéticas utilizando-se também a metodologia não-linear.

42. Agradecimentos • Deus; • Meu noivo; • A minha família; • Professores, amigos e técnicos do DQI; • Marcelo, Elias. • Ao meu Orientador Reinaldo e a minha Co-orientadora Profa Eunice.