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Tipo do documento: Dissertação
Título: Espumas de poliestireno impregnadas com nanopartículas de prata para a redução catalítica de P-nitrofenol em água
Título(s) alternativo(s): Polystyrene foam impregnated with silver nanoparticles for the catalytic reduction of P-nitrophenol in water
Autor: Silva, Welida Tamires Alves da 
Primeiro orientador: Oliveira, Rodrigo José de
Primeiro membro da banca: Alves, Mary Cristina Ferreira
Segundo membro da banca: Skovroinski, Euzébio
Resumo: Pesquisas relacionadas ao tratamento de águas residuais vêm crescendo nos últimos anos devido a quantidade de substâncias nocivas presentes na água, comprometendo não somente a sobrevivência da fauna e da flora aquática, bem como, da saúde humana e quando ingerida em concentrações maiores que o recomendado pela organização Mundial de Saúde (OMS) causa graves lesões, sendo mais ocorrentes no fígado podendo gerar um câncer hepático. Neste sentido, a redução em compostos menos poluentes tem se tornado uma questão muito urgente. Atualmente, alguns métodos de tratamento para a remoção e/ou redução de P-nitrofenol (PNF) são utilizados como por exemplo, degradação fotocatalítica, biodegradação, reação Fenton, métodos eletroquímicos e redução Catalítica. O catalisador desenvolvido neste trabalho apresenta bons resultados uma vez que, foi utilizado um metal nobre bastante ativo em reações de redução catalítica de poluentes e de alguma forma pode contribuir para a minimização dos efeitos agressivos ao ambiente causados por compostos fenólicos. As nanopartículas de prata (AgNP) devido ao efeito de ressonância plasmônica de superfície que apresentam, são capazes fornece sítios ativos quando em contato com um agente redutor forte se tornando capaz de atrair compostos causando a sua redução atráves de processos de reações químicas. E por esse motivo tem grandes possibilidades de atuar como catalisador em processso de redução já que a utilização dos sítios ativos formados apresenta uma certa eficiência na remoção de compostos fenólicos com o PNF, a qual vem sendo comprovada através de trabalhos reportados até o momento na literatura. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo desenvolver um catalisador a base de nanopartículas de prata impregnadas em espumas de poliestireno um rejeito industrial descartado em grande quantidade no meio ambiente, fazendo a utilização do método de obtenção de separação de fases induzida termicamente (TIPS). As nanopartículas de prata foram sintetizadas utilizando o método de microemulsão e as amostras foram caracterizadas através da espectrofotometria na região do visível (UV-Vis) e espalhamento de luz dinâmico (DLS), já para as espumas impregnadas foi utilizada a técnica de caracterização Espectroscopia no infravermelho visível com transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difratometria de Raio-X (DRX) e Análise Termogravimétrica (TGA) e DTG. As AgNP foram sintetizadas no tamanho de 31,1 nm de diâmetro, as espumas de poliestireno impregnadas com AgNP foram obtidas com sucesso através do método de separação de fases induzida termicamente e a presença das nanopartículas no suporte foi comprovada através do FTIR e DRX, foi verificado ainda que vários parâmetros como a concentração do agente redutor (NaBH4), concentração do sal de prata, concentração do surfactante(CTAB) e o tempo de purificação das nanopartículas tem grande importância no processo de síntese das AgNP uma vez que, a obtenção de menor tamanho de partícula resultou da utilização de uma maior concentração de agente redutor, maior concentração de CTAB e Sal de prata e um maior tempo de purificação. As espumas de poliestirenos impregnadas com as AgNP sintetizadas apresentaram resultados significativos em uma proporção PNF:NaBH4 de 1:1320, o sistema apresentou resultados com 98% de redução para PS 5 / AgNP em 20 min na presença de uma redução fotocatalítica com Lâmpada de potência 50 W com comprimento de emissão de luz 400-500 nm e 96,6% para PS 7 / AgNP. Além disso, apresentou bons resultados em redução catalítica, resultando em maior eficiência com o aumento da % de catalisador que para PS 7 / AgNP 0,4 foi de 97% de redução.
Abstract: Research related to the treatment of wastewater has been growing in recent years due to the amount of harmful substances present in the water, compromising not only the survival of aquatic fauna and flora, as well as human health and when ingested in higher concentrations than recommended by World Health Organization (WHO) causes serious injuries, being more frequent in the liver and can lead to liver cancer. In this sense, the reduction in less polluting compounds has become a very urgent issue. Currently, some treatment methods for the removal and/or reduction of P-nitrophenol (PNF) are used, such as photocatalytic degradation, biodegradation, Fenton reaction, electrochemical methods and catalytic reduction. The catalyst developed in this work presents good results since, it was used a very active noble metal in catalytic reduction reactions of pollutants and somehow can contribute to the minimization of the aggressive effects to the environment caused by phenolic compounds. Silver nanoparticles (AgNP) due to the surface plasmonic resonance effect they have, are able to provide active sites when in contact with a strong reducing agent becoming able to attract compounds causing their reduction through chemical reaction processes. And for this reason, it has great possibilities of acting as a catalyst in a reduction process, since the use of the active sites formed has a certain efficiency in removing phenolic compounds with PNF, which has been proven through works reported so far in the literature. In this context, this work aimed to develop a catalyst based on silver nanoparticles impregnated in polystyrene foams, an industrial waste discarded in large quantities into the environment, using the method of obtaining thermally induced phase separation (TIPS). The silver nanoparticles were synthesized using the microemulsion method and the samples were characterized using spectrophotometry in the visible region (UV-Vis) and dynamic light scattering (DLS). Fourier transform visible infrared (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffractometry (DRX) and Thermogravimetric Analysis (TGA) and DTG. AgNP were synthesized in the size of 31.1 nm in diameter, polystyrene foams impregnated with AgNP were successfully obtained through the thermally induced phase separation method and the presence of nanoparticles on the support was proven through FTIR and XRD, it was It was also verified that several parameters such as the concentration of the reducing agent (NaBH4), concentration of the silver salt, concentration of the surfactant (CTAB) and the purification time of the nanoparticles are of great importance in the process of synthesis of AgNP since the achievement of smaller particle size resulted from the use of a higher concentration of reducing agent, higher concentration of CTAB and silver salt and a longer purification time. The polystyrene foams impregnated with the synthesized AgNP showed significant results at a PNF: NaBH4 ratio of 1:1320, the system showed results with 98% reduction for PS 5 / AgNP in 20 min in the presence of a photocatalytic reduction with Power Lamp 50 W with light emission length 400-500 nm and 96.6% for PS 7 / AgNP. Furthermore, it presented good results in catalytic reduction, resulting in greater efficiency with the increase of the % of catalyst than for PS 7/ AgNP 0.4 it was 97% reduction.
Palavras-chave: Catálise
Nanopartículas de prata
Polímeros
Cinética química
Chemical kinetics
Polymers
Silver nanoparticles
Catalysis
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual da Paraíba
Sigla da instituição: UEPB
Departamento: Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa - PRPGP
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ
Citação: SILVA, Welida Tamires Alves da. Espumas de poliestireno impregnadas com nanopartículas de prata para a redução catalítica de P-nitrofenol em água. 2021. 97f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ) - Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande - PB, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Embargado
URI: http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/3824
Data de defesa: 26-Ago-2021
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