[pt] Este trabalho apresenta um estudo sistemático da sorção de índio de meio iodeto, utilizando espuma de poliuretano à base de poliéter comercial como extrator em fase sólida, visando à pré-concentração e/ou separação de índio de diferentes matrizes de amostras. As características físico-químicas de sorção do sistema foram investigadas por processo em batelada, apresentando rápida cinética e máxima sorção numa faixa significativa de meio ácido ou básico, com coeficientes de distribuição acima de 104 L kg-1 ([KI] maior ou igual 0,6 mol L-1). A análise do equilíbrio de sorção indicou o tetraiodo- indato (MinI4) como a principal espécie sorvida na matriz da espuma; os mecanismos de sorção mais prováveis foram discutidos. A isoterma de Langmuir foi ajustada com êxito sendo obtido um valor de (1,55 mais ou menos 0,02)x10-1 mol kg-1 para a capacidade de saturação. O efeito da temperatura foi avaliado indicando um processo espontâneo e exotérmico caracterizado por sorção química. A reextração do índio da espuma com solução de HCl 1,0 mol L-1 em meio etanol 50% apresentou rápida cinética (10 minutos) e eficiência (97%). O sistema pode ser utilizado para a separação de traços de índio de grandes quantidades de Al, Fe, Zn, Ni, Co, Mn e Ga. Cd e Pb são co-extraídos. Ácido cítrico, F- e EDTA interferem na sorção do índio; tiosulfato de sódio (menor 0,1 mol L-1) e ácido ascórbio (até 0,8 mol L-1) não interferem. O sistema foi avaliado na determinaço de In na presença de 105 vezes Zn, Al, Fe pelo método de adição e recuperação de índio. Os elementos determinados por ICP- OES apresentaram fatores de separação, da ordem de 7,0 x 102 para Zn/In, 1,0x105 para Fe/In e de 5,5x104 para Al/In, com eficiente recuperação de índio. A metodologia desenvolvida foi aplicada para determinar índio por ICP- OES em material de referência padrão de zinco metálico (NIST), apresentando concordância compatível com o valor certificado, para um nível de confiança de 95%. / [en] This work shows a systematic study on indium iodide sorption using commercial polyether-based polyurethane foam as a solid phase extractor in order to preconcentrate and/ or separate indium from different sample matrices. The physico-chemical characteristics of the system sorption were investigated for the batch process. The system has shown rapid kinetic and maximum sorption from a meaningful range of either acid or basic medium and achieves distribution ratios above 104 L kg-1 ([KI] maior ou igual 0.6 mol L-1). Sorption equilibrium analysis indicates the tetraiodo- indate (MInI4) as the main species sorbed on the foam matrix; the more probable mechanisms of sorption were discussed. Langmuir isotherm was successfully fitted and a value of (1.55 mais ou menos 0.02)x10-1 mol kg-1 was obtained for the saturation capacity. The temperature effect was evaluated and indicates a spontaneous and exothermic chemisorption process favored at low temperatures. The indium reextraction from the foam using a HCl 0.1 mol L-1 in ethanol 50% medium solution has also shown a rapid kinetic (10 minutes) and efficiency (97%). The system should be used to separate large quantities of Al, Fe, Zn, Ni, Co, Mn and Ga from trace indium. Cd and Pb are coextracted with indium. Citric acid, F- and EDTA interfere on indium sorption; sodium thiosulfate (menor ou igual 0.1 mol L-1) and ascorbic acid (up to 0.1 mol L-1) do not interfere. The system was evaluated in the determination of indium in the presence of 105 times Zn, Al and Fe by indium addition and recovery technique. The elements determination by ICP-OES showed separation factors around 7.0x102 for Zn/In, 1.0X105 for Fe/In and of 5.5x104 for Al/In, with an efficient recovery of indium. The developed methodology was applied to determine indium in metallic zinc standard reference material (NIST) by ICP-OES and has shown compatible agreement with the certified value at a 95% confidence level.

[pt] O objetivo da pesquisa foi dedicado à preparação de novos materiais híbridos à base de sílica contendo sistemas moleculares ou nanométricos de carbono com sistema de elétrons pi conjugados, imobilizados covalentemente para posterior aplicações como adsorventes e eletrodos para pré-concentração e determinação de compostos aromáticos. Deste modo, propôs-se o desenvolvimento das metodologias para as imobilizações covalentes de antraceno (Ant), pontos quânticos de óxido de grafeno (GOQDs) e nanopontos de carbono (CDs) na superfície da sílica (SiO2). Estes compostos são constituídos de sistemas conjugados de elétrons pi e, portanto, podem formar interação intramolecular de empilhamento pi–pi com compostos aromáticos. Nanocompósito de GOQDs imobilizados foi preparado através da interação covalente de fragmentos nanoméricos de óxido de grafeno (GO). Três tipos de SiO2-Ant foram obtidos através de abordagem de montagem da superfície pela reação de alquilação condensação de sílica modificada com grupos aminopropila. Estes materiais podem ter diferentes arranjos de ligantes de antraceno na superfície da sílica e, portanto, podem apresentar diferentes propriedades doadoras de elétrons-pi. Nanocompósitos de sílica gel com CDs imobilizados foram preparados por duas abordagens diferentes. Na primeira, os CDs foram obtidos a partir do ácido cítrico como material de partida e posteriormente imobilizados em sílica. O segundo método consistiu no uso de sílica gel porosa como nanorreator para a preparação de CDs. Este método é simples e robusto, o qual permite um maior controle do tamanho e da composição do nanomaterial. Além disso, os efeitos da modificação da sílica, tamanho dos poros, tempo de síntese, estabilidade hidrolítica, tamanho das nanopartículas de carbono e rendimento quântico da fluorescência foram avaliados. Foi demonstrado que a carbonização do gel aminosilica com ácido cítrico incorporado resultou na formação de CDs não imobilizados e CDs imobilizados. Devido à forte fixação na superfície, os CDs podem ser facilmente purificados através de simples lavagem do nanocompósito com água. Os C-pontos preparados apresentaram fotoluminescência independente de excitação a 445 nm com rendimento quântico até 80 porcento, o que os tornam atraentes para aplicação bioanalítica. O nanocompósito imobilizado com GOQDs foi preparado por ligações covalentes dos fragmentos de GO em nanoescala. A composição da camada superficial de todos adsorventes foi determinada a partir de análises elementares e termogravimétricas, fotoelétrons de raios X, ressonância magnética nuclear no estado sólido, Raman, FTIR e espectroscopia de fluorescência. As propriedades texturais dos adsorventes foram determinadas, bem como a cinética de imobilização do ligante, o grau de transformação da superfície e a estabilidade hidrolítica dos grupos enxertados, o efeito da porosidade da sílica no grau de conversão do ligante. As propriedades de adsorção dos materiais foram avaliados pela extração em fáse sólida nos modos dinâmico e estático para os compostos modelos azul de metileno e antraceno em várias fases móveis aquosas-orgânicas e orgânicas, na presença de componentes interferentes. Os nanomateriais obtidos apresentaram maior afinidade para compostos aromáticos do que os cartuchos comerciais C18 para extração em fase sólida (SPE) de fases orgânicas móveis que permitem a separação em uma etapa dos hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) na matriz com alta concentração de ácidos graxos. Ademais, sílica gel com GOQDs imobilizados foi usado para análise eletroquímica de antibióticos e hormônios selecionados. O eletrodo demonstrou atividade eletrocatalítica em relação ao estriol (ET), dietilestilbestrol (DES), sulfametoxazol (SMZ) e trimetoprim (TMP) que possibilitaram determinar esses analitos com até 0.009 μmol L(-1) (ET). / [en] The objective of the present research was devoted to the preparation of new silica-based hybrid materials having covalently immobilized carbon-containing molecular and nanometric systems with delocalized pi-electrons that can be used as adsorbents and electrodes for preconcentration and determination of aromatic compounds. For this purpose, methodologies for covalent immobilization of anthracene (Ant), graphene oxide quantum dotes (GOQDs) and carbon nanodots (CDs) on silica surface (SiO2) have been developed. These compounds have a conjugated system of pi-electrons and thus can form intramolecular pi–pi stacking interaction with aromatic compounds. The nanocomposite with immobilized GOQDs was prepared by covalent immobilization of nanoscale graphene oxide (GO) fragments. Three sets of SiO2-Ant were obtained using reaction surface assembling reactions by alkylation and condensation of silica with immobilized primary amines. These materials can have different arrangements of anthracene ligands on silica surface and so pi-donor properties. Silica gel nanocomposites with immobilized CDs were prepared by two different approaches. For the first one, the CDs were obtained from the molecular precursor and then immobilized on silica. For the second method, CDs were prepared by nanoreactor approach directly in silica gel pores. The second method is facile and robust and also allows better control of the particle size and composition. The effects of silica gel modification, pore size, synthesis time, hydrolytic stability, carbon nanoparticle size and quantum yield of the fluorescence were studied. It was demonstrated that the carbonization of aminosilica gel with embedded citric acid resulted in the formation of unbound CDs and immobilized CDs. Due to firm attachment to the surface CDs can be easily separated from low-molecular-weight impurities and CDs by simple rinsing of the nanocomposite with water. As prepared CDs demonstrate excitation-independent photoluminescence at 445 nm with quantum yield up to 80 percent that makes them attractive for bioanalytical application. The composition of the surface layer of the adsorbents was determined from elemental and thermogravimetric analysis, X-ray photoelectron, solid nuclear magnetic resonance, Raman, FTIR, and fluorescent spectroscopy. The textural properties of the adsorbents were determined as well as ligand immobilization kinetics, the degree of surface transformation and hydrolytic stability of the grafted groups, the effect of silica porosity on ligand conversion degree. The adsorption properties of the materials were studied in dynamic and static solid-phase extraction (SPE) modes for the model compounds methylene blue and anthracene in various aqueous-organic and organic mobile phases, in the presence of interfering components. It was demonstrated that studied materials have a higher affinity towards aromatic compounds than commercial C18 SPE cartridges in organic mobile phases that allow one-step separation of polycyclic aromatic hydrocarbons in the matrix with a high concentration of fatty acids. Also, silica-immobilized GOQDs was used for electrochemical analysis of selected antibiotics and hormones. The electrode demonstrated electrocatalytic activity towards estriol (ET), diethylstilbestrol (DES), sulfamethoxazole (SMZ), and trimethoprim (TMP) that made it possible to determine these analytes with up to 9 nmol L(-1) (ET).

[pt] Os elementos terras raras (ETRs) têm sido cada vez mais utilizados na indústria moderna como os componentes essenciais de catalisadores, ímãs de alto desempenho, supercondutores, sistemas de telecomunicações. O desenvolvimento da energia limpa aumentará ainda mais a demanda, pois ETRs são usados na produção de baterias e painéis solares. O processo de produção ambientalmente sustentável substituirá ou complementará as fontes atuais. Assim, a separação e a reciclagem de ETRs são de grande importância para diversificar as fontes dos ETRs. A maioria das tecnologias atuais para o enriquecimento de ETRs é baseada na extração de solventes e troca iônica. Elas não são sustentáveis e não são aplicáveis ao tratamento de lixo eletrônico. Um dos primeiros adsorventes seletivos para extração em fase sólida dos ETRs foi proposto recentemente (Callura et al., 2018). A presente pesquisa estudou 3 adsorventes organo-sílicas (OSAd) com fragmentos imobilizados covalentemente de N-Benzoil-N-fenil-hidroxilamina (BPHA), ácido 2,6-piridinodicarboxílico (PdCA) e ácido amino di(metilenofosfônico) (AdMPA). Foi mostrado que os adsorventes podem ser utilizados com sucesso para separação e preconcentração dos elementos terras raras das soluções aquosas. A pesquisa demonstrou a alta afinidade dos adsorventes aos ETRs (La3+ - Lu3+), Sc3+ e Y3+. A adsorção competitiva dos ETRs da solução multielementar, sua dependência de pH, isotermas e estudos de cinética, recuperação e dessorção de íons metálicos, bem como a reutilização de adsorventes foram investigados. A caracterização qualitativa e quantitativa dos adsorventes foi estudada por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier, espectroscopia de fotoelétrons de raios-X de alta resolução, análise RMN no estado solido, medições BET, análise elementar e termogravimétrica. Foi demonstrado que os OSAd propostos podem ser utilizados com sucesso para remover íons ETR da solução aquosa em 10 minutos. Os adsorventes demonstram diferenças essenciais na afinidade para ETRs que permitem a utilização dos OSAd para vários fins, incluindo pré-concentração para determinação de traços de ETRs em água natural, separação de ETRs dos outros metais em lixo eletrônico, e a separação individual dos ETRs. A pesquisa demonstra que o SiO2-BPHA pode recuperar todos os ETRs de solução com pH maior ou igual a 5.0 e liberá-los após eluição de 0.1 mol L-1 HNO3 com eficiência superior a 95 por cento. Outros OSAd - SiO2-PdCA e SiO2-AdMPA são os únicos adsorventes que podem remover os íons ETRs da solução aquosa em pH maior ou igual a 2. Devido a isso, SiO2-PdCA e SiO2-AdMPA podem ser usados para a reciclagem dos ETRs do lixo eletrônico. Foi demonstrado que o SiO2 PdCA pode ser utilizado para a recuperação seletiva de elementos de terras raras (Y, Eu, Tb) dos resíduos de lâmpadas fluorescentes. SiO2-PdCA demonstra alta seletividade que permite recuperação completa (maior que 95 por cento) de todos os ETRs na presença de excesso (50 vezes) de íons Ba2+ que é útil para determinação analítica de traços dos ETRs por ICP-MS. Além disso, SiO2-PdCA é útil para a adsorção seletiva dos ETRs de amostras ambientais, pois o excesso de 200 vezes de íons Fe3+, Cu2+, Ca2+, Mg2+, Na+, K+ e Al3+ predominantes em amostras ambientais, causa pouca interferência na eficiência do adsorvente. SiO2-BPHA demonstra maior seletividade para ETRs pesados. Em condições ótimas, o fator de seletividade é cerca de 80 (para pares Lu/La e Yb/La) e cerca de 60 (para o par Tm/La), que demonstra alto potencial do SiO2-BPHA na separação individual dos ETRs. Estudos de reusabilidade demonstram que SiO2-BPHA pode ser usado para adsorção quantitativa de quase todos os ETRs (adsorção média de Ce e Pr é cerca de 90 por cento) de uma solução multielementar com pH igual a 5.0 sem perda na capacidade de adsorção e seletividade por pelo menos cinco ciclos. Foi demonstrado que a adsorção de metais por OSAd ocorre devido à formação de complexos entre o ligante imobilizado e os íons metálicos. Por exemplo, a adsorção de íons Eu3+ e Tb3+ por SiO2-PdCA e SiO2-AdMPA gera luminescência forte de cor vermelha e verde, respectivamente. A adsorção de Fe3+ em SiO2-BPHA leva ao desenvolvimento da cor vermelha do adsorvente cuja intensidade é proporcional à concentração de metal adsorvido. Os complexos metálicos imobilizados são muito estáveis em água e meios orgânicos e podem ser usados para o desenvolvimento de sensores ópticos dos ETRs e fases cromatográficas de troca de ligante. / [en] Rare earth elements (REEs) have been increasingly used in modern industry as essential components of many catalysts, high-performance magnets, superconductors, telecommunication systems. Clean energy development will further boost the demand for REEs since they are used in the production of batteries and solar panels. Environmentally sustainable production process shall substitute or supplement current ore sources. Thus, separation and recycling of REEs are of great importance to diversify the sources of REEs. Most existing technologies for enrichment of REEs are based on solvent extraction and ion exchange. They are not sustainable and are not applicable to electronic waste (e-waste) treatment. One of the first selective adsorbent for REEs SPE extraction was proposed recently (Callura et al., 2018). The research proposed demonstrates other organo-silica adsorbents (OSAd) with covalently immobilized fragments of N-Benzoyl-Nphenylhydroxylamine (BPHA), 2,6-pyridinedicarboxylic acid (PdCA) and aminodi(methylene-phosphonic) acid (AdMPA) can be successfully used both for preconcentration and separation of REEs. This research demonstrates high affinity of the adsorbents to REE (La3+ - Lu3+), Sc3+ and Y3+. Competitive adsorption of REEs from multielement solution and pH dependence, isotherm and kinetics studies, metal ion recovery and desorption, as well as the adsorbent reusability have been investigated. The research is accomplished with qualitative and quantitative characterization of the adsorbent, physical and chemical properties using Fourier transform infrared spectroscopy, high-resolution X-ray photoelectron spectroscopy, solid-state NMR, BET measurements, elemental and thermogravimetric analysis. It has been demonstrated that the proposed OSAd can be successfully used to remove REE ions from aqueous solution within 10 min. Sharp changes of REEs recovery has been observed in a narrow range of the pH that allows developing a methodology for removal of REEs from solution. The adsorbents demonstrate an essential difference in REE affinity that allows utilization of the OSAd for various purposes, including pre-concentration for determination of REE traces in natural waters, separation of REE from color and other metals in e-waste, separation of individual REE. It is demonstrated that SiO2-BPHA can recover all REE from solution with pH bigger or equal 5.0 and release them to solution under treatment with 0.1 M HNO3 with efficiency more than 95 percent. Additionally, OSAd - SiO2-PdCA and SiO2- AdMPA are the only adsorbents that can remove REE ions from aqueous solution with pH bigger or equal 2. Because of this SiO2-PdCA and SiO2-AdMPA can be used for the recycling of rare earth elements from electronic waste. It was demonstrated that SiO2-PdCA can be used for selective recovery of rare earth elements (Y, Eu, Tb) from waste fluorescent lamps. SiO2-PdCA demonstrates high selectivity that allows complete (bigger 95 percent) recovery of all REE in the presence of 50-fold excess of Ba2+ ions that is used for analytical determination of REE traces by ICP-MS. Also, SiO2- PdCA is useful for selective adsorption of REE from environmental objects since 200-fold excess of such ions as Fe3+, Cu2+, Ca2+, Mg2+, Na+ , K+ and Al3+ which are predominate in environmental objects cause little interference on the adsorbent removal efficiency. SiO2-BPHA demonstrates higher selectivity towards heavy REEs. In optimal conditions selectivity factor is about 80 (for Lu/La and Yb/La pairs) and about 60 (for Tm/La pair), which demonstrates the high potential of SiO2- BPHA in separation of individual REEs. Reusability test demonstrates that SiO2- BPHA can be used for quantitative adsorption of almost all REEs (average adsorption of Ce and Pr ions is about 90 percent) from multielement solution with pH equal 5.0 without lost in adsorption capacity and selectivity for at least five consecutive cycles. It is demonstrated that adsorption of metals on the OSAd takes place due to complex formation between immobilized ligand and metal ions. For example, adsorption of Eu3+ and Tb3+ ions on SiO2-PdCA and SiO2-AdMPA generates strong red and green luminescence, respectively. Adsorption of Fe3+ on SiO2-BPHA leads to development of red color of the adsorbent which intensity is proportional to metal loading. Immobilized metal complexes are very stable in water and organic media that can be used for further development of optical sensors for REE and stationary phases for ligand-exchange chromatography.