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Previous issue date: 2008-06-30 / 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. / 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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tde/1052 |
| Date | 30 June 2008 |
| Creators | SILVA, Robson Benedito |
| Contributors | ALCÂNTARA, Edésio Fernandes da Costa, RABELO, Denilson |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Mestrado em Química, UFG, BR, Educação em Química |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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