Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-07-11T13:13:10Z No. of bitstreams: 1 JOÃO FERNANDES DUARTE NETO - DISSERTAÇÃO (PPGCEMat) 2015.pdf: 2295774 bytes, checksum: d73166400ea15685ca449c373a12dc20 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-11T13:13:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOÃO FERNANDES DUARTE NETO - DISSERTAÇÃO (PPGCEMat) 2015.pdf: 2295774 bytes, checksum: d73166400ea15685ca449c373a12dc20 (MD5) Previous issue date: 2015-02-24 / Este trabalho investigou o processo de adsorção, equilibrio e cinética de argilas esmectíticas da cidade de Boa Vista (Paraíba), usadas como adsorventes de corantes com comportamentos químicos distintos - rodamina B (RB), catiônico, e alaranjado de metila (AL), aniônico - em meio aquoso. Essas argilas foram escolhidas devido às suas propriedades características do argilomineral esmectítico, que possui sítios quimicamente ativos, provocado pela substituição isomórfica e interação das arestas, tornando-o atrativo sua aplicação para fins adsortivos. As argilas utilizadas são conhecidas como bentonita chocolate e bentonita chocobofe. Esses materiais foram utilizados na forma natural e após tratamento com carbonato de sódio, ácido clorídrico e organofilização (sal quaternário de amônio PRAEPAGEN). Todos os adsorventes foram caracterizados por fluorescência de raios X, difração de raios X, análises térmicas (TG, DTG e DTA) e determinação de tamanho de partícula. Os ensaios de adsorção dos corantes foram examinados por sistema de bateladas, alterando tempo de contato, quantidade de adsorvente, concentração dos corantes e pH inicial. Para a análise do comportamento de adsorção foi utilizado espectrofotometria UV-VIS. O modelo de isoterma de Freundlich foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais das argilas naturais e modificadas. Porém nos processos adsortivos envolvendo as argilas organofilizadas, na interação com RB, tanto o modelo de Langmuir como o de Freundlich apresentaram um bom ajuste aos dados experimentais. Os dados cinéticos de adsorção foram ajustados ao modelo de pseudo-segunda ordem (R2>0,9). Os testes de capacidades de adsorção permitiram concluir que a maior eficiência em remover a RB ocorre quando as argilas são tratadas com ácido clorídrico. A maior eficiência na remoção do AL ocorre quando as argilas estudadas foram as organofilizadas. De modo geral, as argilas esmectíticas estudadas se mostraram adsorventes adequados para a remoção do corante RB, sendo, no entanto, necessário tratamentos específicos para maximizar ou melhorar a capacidade de adsorção dos corantes RB e AL. / This study investigated the process of adsorption, equilibrium and kinetics, of smectite clays from Boa Vista of Paraíba used as chemical adsorbents of dyes with different ionic behavior in aqueous media. Smectite clays known as chocolate and chocobofe and the dyes Rhodamine B (RB) (cationic) and Methyl Orange (AL), (anionic) were used in this study. The adsorbents were characterized by X-ray fluorescence, X-ray diffraction, thermal analysis (TG, DTA and DTG) and determination of particle size. Clays have been used in natural form and after treatment with sodium carbonate, acid and organophilization (quaternary ammonium salt – PRAEPAGEN). The dye adsorption was examined by a batch system, changing: contact time, amount of adsorbent, dye concentration and initial pH. UVVIS spectrophotometry was used for the analysis of the adsorption behavior. The clays were characterized as smectite clays and the efficiency of the treatments was confirmed by X-ray fluorescence and X-ray diffraction. The model of Freundlich isotherm presented the best fit to the experimental data of natural clays. However, in the adsorptive processes involving clays organophilizated both the Langmuir model and the Freundlich model showed good fitting to the experimental data. The kinetic adsorption data were fitted to the model of pseudo-second order (R2> 0.9). The adsorption capacities test showed that the highest efficiency in removing RB occurs when the clays are treated with hydrochloric acid. The highest efficiency of the removal of AL occurs when the clays are organophilizated. In general, the smectite clays were suitable adsorbent for the removal of the dye RB. However, special treatment is necessary to maximize or improve the adsorption ability of the dyes AL and RB.

Esta tese está voltada ao estudo da síntese e caracterização de hidro-esponjas de polímeros condutores estruturados sob a ação do agente molde de alaranjado de metila. A síntese destas hidro-esponjas foi realizada tanto quimicamente quanto eletroquimicamente. Na síntese química, destacam-se as hidro-esponjas de polipirrol, onde os estudos de eletrointumescimento realizados em meio aquoso, tanto a nível macroscópico (via variação de volume) quanto a nível molecular (via FTIR-ATR), mostraram que o material se comporta como um hidrogel apresentando alta capacidade de sofrer uma expansão de volume (um aumento de até 40%) e absorver grandes quantidades de água. No que se refere à síntese eletroquímica, destacam-se os filmes finos de hidro-esponja de polipirrol e de polianilina na forma tubular. Diferenças morfológicas foram analisadas de acordo com a mudança de parâmetros de síntese. Para os filmes de polipirrol, foi realizado um estudo sobre o crescimento da estrutura tridimensional de hidro-esponja via imagens AFM, onde foi observado um aumento significativo nas propriedades eletroquímicas com o aumento da estrutura esponjosa do polipirrol, mostrando grande atividade para aplicação em um sistema supercapacitivo (1200 F.g-1). Para os filmes de polianilina, foi realizado um estudo morfológico, eletroquímico e espectroscópico identificando as mudanças de propriedades provocadas pela nanoestruturação do material. Foi observado que a forma tubular da polianilina provoca uma mudança conformacional na cadeia polimérica refletindo nas propriedades eletroquímicas, principalmente devido ao aumento na população de transportadores de cargas. / The present work is focused on the study of the synthesis and characterization of conducting polymeric hydro-sponges structured by using methyl orange template. The syntheses of the hydro-sponges were performed by both chemical and electrochemical methods. Electro-swelling studies performed were with Polypyrrole hydro-sponges chemically synthezised, at macroscopic level (by volume change) and molecular level (by FTIR-ATR analysis) showing that the material behaves as a hydrogel presenting high ability to undergo large volume changes (until 40%) and to absorb high amounts of water. Regarding the electrochemical synthesis, the hydro-sponges thin films of polypyrrole and polyaniline of nanotubular shape were prepared. Morphological differences were analyzed according to the change in the synthesis parameters. For the polypyrrole films, a study of the growth of the three-dimensional structure was performed by using AFM analysis. A significant increase in the electrochemical properties with the increase of the spongy structure of polypyrrole was observed, leading to high electroactivity opening the possibility to be applied in supercapacitors (1220 F g-1). For the polyaniline films, a morphological, electrochemical and spectroscopic study was performed identifying the change of properties caused by the nanostructuring of the material. It was noted that the tubular shape of the polyaniline causes a conformational change in the polymer chain which reflects in the electrochemical properties, mainly due to the increase in the population of the charge carriers.

Esta tese está voltada ao estudo da síntese e caracterização de hidro-esponjas de polímeros condutores estruturados sob a ação do agente molde de alaranjado de metila. A síntese destas hidro-esponjas foi realizada tanto quimicamente quanto eletroquimicamente. Na síntese química, destacam-se as hidro-esponjas de polipirrol, onde os estudos de eletrointumescimento realizados em meio aquoso, tanto a nível macroscópico (via variação de volume) quanto a nível molecular (via FTIR-ATR), mostraram que o material se comporta como um hidrogel apresentando alta capacidade de sofrer uma expansão de volume (um aumento de até 40%) e absorver grandes quantidades de água. No que se refere à síntese eletroquímica, destacam-se os filmes finos de hidro-esponja de polipirrol e de polianilina na forma tubular. Diferenças morfológicas foram analisadas de acordo com a mudança de parâmetros de síntese. Para os filmes de polipirrol, foi realizado um estudo sobre o crescimento da estrutura tridimensional de hidro-esponja via imagens AFM, onde foi observado um aumento significativo nas propriedades eletroquímicas com o aumento da estrutura esponjosa do polipirrol, mostrando grande atividade para aplicação em um sistema supercapacitivo (1200 F.g-1). Para os filmes de polianilina, foi realizado um estudo morfológico, eletroquímico e espectroscópico identificando as mudanças de propriedades provocadas pela nanoestruturação do material. Foi observado que a forma tubular da polianilina provoca uma mudança conformacional na cadeia polimérica refletindo nas propriedades eletroquímicas, principalmente devido ao aumento na população de transportadores de cargas. / The present work is focused on the study of the synthesis and characterization of conducting polymeric hydro-sponges structured by using methyl orange template. The syntheses of the hydro-sponges were performed by both chemical and electrochemical methods. Electro-swelling studies performed were with Polypyrrole hydro-sponges chemically synthezised, at macroscopic level (by volume change) and molecular level (by FTIR-ATR analysis) showing that the material behaves as a hydrogel presenting high ability to undergo large volume changes (until 40%) and to absorb high amounts of water. Regarding the electrochemical synthesis, the hydro-sponges thin films of polypyrrole and polyaniline of nanotubular shape were prepared. Morphological differences were analyzed according to the change in the synthesis parameters. For the polypyrrole films, a study of the growth of the three-dimensional structure was performed by using AFM analysis. A significant increase in the electrochemical properties with the increase of the spongy structure of polypyrrole was observed, leading to high electroactivity opening the possibility to be applied in supercapacitors (1220 F g-1). For the polyaniline films, a morphological, electrochemical and spectroscopic study was performed identifying the change of properties caused by the nanostructuring of the material. It was noted that the tubular shape of the polyaniline causes a conformational change in the polymer chain which reflects in the electrochemical properties, mainly due to the increase in the population of the charge carriers.