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Tipo do documento: Dissertação
Título: PREPARAÇÃO DE COMPÓSITOS DE POLIANILINA EM MATRIZES DE COPOLÍMEROS ESTIRENO-DIVINILBENZENO E ESTUDOS DE ADSORÇÃO POR TROCA IÔNICA DE ÂNIONS COMPLEXOS DE [FeCl4]- E [CuCl4]2-
Título(s) alternativo(s): PREPARATION FOR SUPPORTING COMPOSITE POLIANYLINE IN MATRIZES OF COPOLYMERS ESTYRENE-DIVINYLBENZENE AND STUDIES OF ADSORPTION BY EXCHANGE IONIC OF COMPLEX ANIONS OF [FeCl4]- AND [CuCl4] 2-
Autor: SILVA, Robson Benedito
Currículo Lattes do Autor: http://lattes.cnpq.br/548230953826757
Primeiro orientador: ALCÂNTARA, Edésio Fernandes da Costa
Currículo Lattes do primeiro orientador: http://lattes.cnpq.br/1390296669687868
Primeiro coorientador: RABELO, Denilson
Currículo Lattes do primeiro coorientador: http://lattes.cnpq.br/4961539278604455
Resumo: Neste trabalho, foram preparados e caracterizados compósitos de polianilina (Pani) dispersa em esferas de copolímeros estireno-dinvilbenzeno com diferentes porosidades, através da polimerização oxidativa "in situ". Obteve-se materiais com altas áreas superficiais específicas e porosidades, que conferiu aos mesmos, características adsorventes para metais de transição. Os copolímeros SD29 e SD84 foram preparados através de polimerização em suspensão na presença de diluentes inertes Tolueno/Heptano, com diferentes frações de divinilbenzeno (DVB) para obtenção de microesferas com estruturas macroporosas. Compósitos SD29/Pani e SD84/Pani foram obtidos pelo intumescimento dos copolímeros antes da polimerização por mistura anilina/etanol (20/80%). A polimerização oxidativa da anilina foi realizada com persulfato de xiii amônio na presença de ácido nítrico em pH extremamente acido, na temperatura de 0 a 3 ºC por 5 horas. Os materiais foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho, medidas de porosidade, microscopia óptica e capacidade de adsorção. As medidas de área superficial específica e o volume dos poros dos compósitos mostraram uma diminuição significativa em relação aos copolímeros, enquanto que, a densidade aparente aumentou devido incorporação da polianilina. Já as distribuições de tamanho de poros não sofreram variações significativas, mantendo as características de estruturas macroposas. Devido ao maior teor de DVB, tanto o compósito SD84/Pani quanto o copolímero SD84 apresentaram maior porosidade e área específica quando comparado com os sistemas com menor grau de reticulação. A adsorção dos ânions complexos [FeCl4]- e [CuCl4]2- em solução ácida pelos compósitos SD29/Pani e SD84/Pani se deu através do processo de troca iônica, que foi realizada num sistema de batelada. A quantidade de ânions complexos adsorvidos foi obtida por espectrofotometria de Absorção Atômica e mostrou que a adsorção para ânions complexos para ambos os compósitos, aumentou com o aumento da concentração de ácido clorídrico e do metal. Os valores das capacidades máximas de adsorção (mf)(mg g-1) evidenciaram que para os ânions de [FeCl4]- foram maiores do que para os ânions [CuCl4]2- em ambos os compósitos. Os dados cinéticos mostraram que o tempo necessário para que o sistema atinja o equilíbrio foi de 12 h para os íons [FeCl4]- enquanto que para os íons [CuCl4]2- não atingiu o equilíbrio no tempo de 24 h para ambos os compósitos. Os espectros de infravermelho apresentaram bandas vibracionais características dos grupos funcionais nos materiais e deslocamentos após a formação de complexos suportados com os ânions de [FeCl4]- e [CuCl4]2- pelos compósitos. A avaliação morfológica mostrou que na presença de ácido nítrico a anilina polimerizou homogeneamente por toda estrutura porosa dos copolímeros. Portanto, pode-se concluir que o processo de adsorção dos ânions complexos depende tanto da quantidade de sítios de adsorção da polianilina como da estrutura porosa dos compósitos.
Abstract: In this work, composites of dispersed polyaniline in beads of styrenedivinybenzene copolymer (Pani/Sty-DVB copopolymer) with different porosities were prepared through in situ polymerization. Materials with high surface areas and high porosities were obtained what explain their properties to adsorve transition metals. SD29 and SD84 copolymers were prepared through suspension polymerization in the presence of inert diluents as toluene/heptane with different DVB ratios to obtain macroporous beads. SD29/Pani and SD84/Pani composites were obtained by swelling the copolymers with aniline/ethanol mixtures (20/80%) before polymerization. Oxidative polymerization of aniline was carried out with ammonium persulfate in the presence of nitric acid at pH extremely acid and temperature range from 0 to 3 oC for 5 hours. All materials were characterized by infrared spectroscopy, porosity measurements, optical microscopy and adsorption capacity. The composite surface areas and pore volumes diminished in relation to original xv copolymers, while apparent density increased due polyaniline incorporation. Pore size distributions did not suffer large variations and all were typical of macroporous structures. Due the high DVB content, SD84/Pani composite and SD84 copolymer presented higher porosity and specific surface area when compared to systems with low reticulation degree. From acid solutions, [FeCl4]- and [CuCl4]2-, complex anions were adsorbed on SD29/Pani and SD84/Pani composites through ion exchange batch process. The amounts of complex anions adsorbed were determined by atomic absorption spectrophotometry. Complex anions adsorption increased with chloridric acid and metal concentration for both composites. Maximum adsorption capacity (mg of anion/g of composite) of [FeCl4]- were higher than [CuCl4]2- for both composites. Kinetic data showed a time of 12h for adsorption equilibrium of [FeCl4]- anions, while for [CuCl4]2- anions the equilibrium was not reached in 24 h for both composites. Infrared spectra showed vibrational bands of characteristic functional groups in the materials and band shifts were observed after [FeCl4]- and [CuCl4]2- complex anions adsorptions on the composites. Morphology evaluation showed that aniline polymerized homogeneously in the presence of nitric acid for all porous structures of the copolymers. Therefore, it can be concluded that complex anions adsorption depend as so the amount of adsorption sites of polyaniline as the porous structures of the composites.
Palavras-chave: copolímeros
polimerização
polianilina
compósitos macroporosos
adsorção
ânions complexos
ferro
cobre
troca iônica
copolymers
polimerization
polianilyne
composites
macroporous
complex anions
adsorption
iron
copper
exchange ionic
1. Copolímeros 2. Polimerização 3. Polianilina 4. Compósitos macroporosos 5. Adsorcao 6. Ânions complexos 7. Ferro 8. COBRE 9. Troca ionica
Área(s) do CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: BR
Instituição: Universidade Federal de Goiás
Sigla da instituição: UFG
Departamento: Educação em Química
Programa: Mestrado em Química
Citação: SILVA, Robson Benedito. PREPARATION FOR SUPPORTING COMPOSITE POLIANYLINE IN MATRIZES OF COPOLYMERS ESTYRENE-DIVINYLBENZENE AND STUDIES OF ADSORPTION BY EXCHANGE IONIC OF COMPLEX ANIONS OF [FeCl4]- AND [CuCl4] 2-. 2008. 146 f. Dissertação (Mestrado em Educação em Química) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2008.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tde/1052
Data de defesa: 30-Jun-2008
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