Desenvolvimento de biossorvente à base de tanino imobilizado em nanocelulose para remoção de íons de cobre

Orientador: Prof.º Dr. º Pedro Henrique Gonzalez de Cademartori

Coorientadores: Prof.° Dr.° André Luiz Missio, Prof.° Dr.° Umberto Klock e Prof.ª Dr.ª Mayara Elita Braz Carneiro

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 03/10/2022

Inclui referências: p. 77-89

Resumo: Os taninos são polihidroxifenóis solúveis em água e estão em diferentes estruturas vegetais, como cascas e folhas. É uma alternativa sustentável no tratamento de efluentes em relação aos produtos inorgânicos. Devido à sua solubilidade em água, novas alternativas estão em desenvolvimento para imobilizar o tanino na superfície de materiais, como adsorventes à base de tanino imobilizados em nanocelulose. Desse modo, o mesmo pode ser reutilizado em processos de descontaminação de efluentes. Logo, no presente trabalho, diferentes tipos de adsorventes foram produzidos a partir da imobilização de tanino em nanofibrilas de celulose utilizando glutaraldeído como agente de reticulação. Os materiais produzidos foram caracterizados quanto a morfologia, composição química por espectrometria por infravermelho com transformada de Fourier, lixiviação de tanino por espectroscopia UV-Visivel, estabilidade térmica por análise termogravimétrica e a quantidade adsorvida de cobre nos biossorventes. A lixiviação em água de tanino do nos adsorventes medido por UV-Vis foi de 1 até 82 vezes menor do que o material livre de glutaraldeído. Os adsorventes a base de tanino imobilizado em nanocelulose apresentaram uma banda mais ampla em 3340 cm-1, evidenciando a imobilização do tanino na nanocelulose através de ligações éter. As imagens por microscopia eletrônica de varredura apresentaram o revestimento de tanino na superfície das nanofibrilas de celulose devido à imobilização. Ocorreram mudanças no perfil térmico dos materiais, sendo que a presença de tanino compensou redução da instabilidade térmica provocada pelo glutaraldeído. O adsorvente liofilizado e obtido pelo procedimento 2 mostrou ser eficiente na adsorção de Cu (II) em até 1 minuto, e posteriormente a quantidade adsorvida do adsorvato ocorreu de forma gradativa até se estabilizar a partir de 45 minutos de ensaio. Assim, conclui-se que o uso do glutaraldeído resultou em melhores imobilizações do tanino em celulose nanofibrilada para diferentes formas de produção do material como também evidenciou o potencial adsortivo para o cobre, sendo uma alternativa mais sustentável e renovável no tratamento de efluentes.

Abstract: Tannins are water-soluble polyhydroxyphenols and are found in different plant structures, such as bark and leaves. It is a sustainable alternative in the treatment of effluents in relation to inorganic products. Due to its water solubility, new alternatives are under development to immobilize tannin on the surface of materials, such as tannin-based adsorbents immobilized on nanocellulose. In this way, it can be reused in effluent decontamination processes. Therefore, in the present work, different types of adsorbents were produced from the immobilization of tannin on cellulose nanofibrils using glutaraldehyde as an immobilizing agent. The materials produced were characterized in terms of morphology, chemical composition by infrared spectrometry with Fourier transform, tannin leaching by UV-Visible spectroscopy, thermal stability by thermogravimetric analysis and the adsorbed amount of copper in the biosorbents. The water leaching of tannin from the adsorbents measured by UV-vis was 1 to 82 times lower than the glutaraldehyde-free material. The adsorbents based on tannin immobilized in nanocellulose showed a wider band at 3340 cm-1, evidencing the immobilization of tannin in nanocellulose through ether bonds. Scanning electron microscopy images showed the tannin coating on the surface of the cellulose nanofibrils due to immobilization. There were changes in the thermal profile of the materials, and the presence of tannin compensated for the reduction in the thermal instability caused by glutaraldehyde. The lyophilized adsorbent obtained by procedure 2 proved to be efficient in the adsorption of Cu(II) in up to 1 minute, and later the adsorbed amount of the adsorbate occurred gradually until it stabilized after 45 minutes of testing. Thus, it is concluded that the use of glutaraldehyde resulted in better immobilization of tannin in nanofibrillated cellulose for different forms of production of the material as well as evidenced the adsorptive potential for copper, being a more sustainable and renewable alternative in the treatment of effluents.