Síntese de híbridos de quitosana, magnetita e nanopartículas de prata para uso na adsorção e degradação do corante violeta de metila 2B

Abstract

Os corantes sintéticos são compostos orgânicos usados em diversas áreas, como na indústria têxtil, farmacêutica, de cosméticos, de plásticos, automobilística, de papel e alimentícia. Devido a sua larga produção e aplicação, há grandes perdas desses corantes durante o processo de produção e consequentemente toneladas dessa classe de composto é lançada ao meio ambiente de diferentes formas, gerando impactos ambientais. São substâncias complexas que apresentam propriedades físico-químicas diferenciadas, sendo compostos de difícil degradação e altamente tóxicos e poluentes para o meio ambiente. Com isso, cada vez mais métodos vêm sendo desenvolvidos a fim de remover esses corantes em meio aquoso. Este trabalho aborda a síntese de híbridos de quitosana, magnetita e nanopartículas de prata seguindo metodologias já propostas na literatura. Estes materiais foram caracterizados quanto a sua morfologia e características químicas, e testados na remoção do corante violeta de metila 2B (VM 2B) do meio aquoso por adsorção e a degradação destes corantes, por meio da combinação destes híbridos com peróxido de hidrogênio (H2O2) e radiação na faixa do ultravioleta (UV). Inicialmente, foram preparados híbridos de quitosana com magnetita, por meio da técnica de reticulação em suspensão utilizando glutaraldeído, com o objetivo de conferir propriedades magnéticas à quitosana. A etapa seguinte foi a inclusão das nanopartículas de prata para melhorar a capacidade de adsorção dos híbridos e atividade (foto) catalítica do material. A capacidade de remoção do corante pelos híbridos foi avaliada em um sistema em batelada, sendo a concentração remanescente de VM 2B em solução determinada por espectroscopia de absorção molecular na região do visível. A síntese dos híbridos se deu com sucesso quando analisada por FTIR devido ao aparecimento de bandas de absorção características dos componentes nos híbridos, sugerindo que a magnetita foi revestida pela quitosana. Os resultados obtidos indicaram a eficácia no uso desses materiais para a remoção do corante VM 2B do meio aquoso. Quando avaliado apenas o efeito dos híbridos no processo de adsorção, foi observada uma eficiência de remoção de apenas 25% em 15 min de ensaio. Já quando os híbridos foram utilizados em conjunto com a radiação UV ou UV+H2O2, esse valor aumentou para 30% e 40%, respectivamente, para o mesmo período. O conjunto de resultados indica este material como promissor para a aplicação proposta, atingindo uma melhor eficiência quando utilizado de forma combinada com outros agentes em que promove a adsorção e a degradação do corante.

Synthetic dyes are organic compounds used in several different areas, such as textiles, pharmaceuticals, cosmetics, plastics, automotive, paper and food industries. Due to its large production and application, there are large losses of these dyes during the production process, consequently tons of this class of compound are released into the environment in different ways, generating environmental impacts. They are complex substances that present differentiated physical-chemical properties, being compounds of difficult degradation and highly toxic and polluting to the environment. Thus, several methods have been developed to remove these dyes in aqueous medium. This work deals with the synthesis of hybrids of chitosan, magnetite, and silver nanoparticles, following methodology proposed in the literature. These materials were characterized by their morphology and chemical characteristics and tested to analyze the removal of methyl violet 2B (MV 2B) dye from aqueous media by adsorption The degradation of the dye by combining these hybrids with hydrogen peroxide and ultraviolet (UV) radiation was also evaluated. Initially, hybrids of chitosan with magnetite were prepared by suspension crosslinking technique using glutaraldehyde, to attribute magnetic properties to the chitosan. The next step was the inclusion of silver nanoparticles to improve the adsorption capacity of the hybrids and (photo) catalytic activity of the material. The dye removal capacity by the hybrids was evaluated in a batch system, and the remaining concentration of VM 2B in solution was determined by molecular absorption spectroscopy in the visible region. The synthesis of the hybrids was successful when analyzed by FTIR due to the appearance of absorption bands characteristic of the components in the hybrids, suggesting that the magnetite was coated by chitosan. The results obtained indicated the effectiveness in the use of these materials for the removal of the VM 2B dye from the aqueous medium. When only the effect of the hybrids on the adsorption process was evaluated, a removal efficiency of only 25% was observed in 15 min of test. When the hybrids were used together with UV radiation or UV+H2O2, this value increased to 30% and 40%, respectively, for the same period. The set of results indicates this material as promising for the proposed application, reaching a better efficiency when used in combination with other agents in which it promotes the adsorption and degradation of the dye.