dissertação

Compósitos quitosana-ferrita de cobalto para remoção do surfactante dodecilbenzenossulfonato de sódio de meios aquosos

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Arquivo retido a pedido da autoria, até maio de 2027.

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Programa de Pós-Graduação

Programa de Pós-graduação em Multicêntrico em Química de Minas Gerais

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Meio ambiente
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ODS 6: Água potável e saneamento
ODS 12: Consumo e produção responsáveis

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Resumo

Surfactantes aniônicos, tais como o dodecilbenzenossulfonato de sódio (SDBS), são amplamente empregados em formulações de uso industrial e doméstico. Todavia, sua presença em efluentes aquosos pode acarretar em impactos ambientais de considerável magnitude. Nesse contexto, materiais adsorventes de origem natural, modificados por meio da incorporação de componentes inorgânicos, têm despertado crescente interesse como alternativas sustentáveis para o tratamento de águas contaminadas por surfactantes. O presente trabalho teve por objetivo o desenvolvimento e avaliação de compósitos à base de ferrita de cobalto e quitosana reticulada com glutaraldeído, visando à remoção de SDBS de meio aquoso. A ferrita de cobalto (CoFe₂O₄), obtida pelo método de coprecipitação, foi empregada no preparo de dois compósitos com proporções mássicas de quitosana para CoFe₂O₄ de 2:1 ou 4:1, denominadas respectivamente de C21 e C41. Um material constituído apenas por quitosana reticulada (QT), sem adição de CoFe₂O₄, foi sintetizado para comparação. Os materiais foram caracterizados por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura acoplada à espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS), magnetometria de amostra vibrante (VSM), análises térmicas e determinação do ponto de carga zero (pHPCZ). Nos ensaios adsortivos, os valores de qmáx alcançados foram 670,5 mg g⁻¹ (C21) e 667,2 mg g-1 (QT), obtidos nas condições de pH natural, sem adição de NaCl, [SDBS]inicial = 800 mg L-1 , dosagem de adsorvente = 1,0 g L-1 e tempo de contato = 48 h. O ajuste adequado aos modelos de Elovich e de Freundlich sugerem a presença de superfícies heterogêneas e a predominância de interações de natureza hidrofóbica. A aplicação do modelo de difusão intrapartícula evidenciou a ocorrência de transporte nos poros, ao passo que concentrações de SDBS superiores à concentração micelar crítica (cmc) indicaram a possibilidade de adsorção de micelas. Os ensaios de reuso confirmaram a estabilidade dos compósitos, os quais mantiveram eficiência superior a 97% após três ciclos consecutivos, com destaque para C21, que possibilitou separação rápida mediante aplicação de campo magnético. Os resultados evidenciam o elevado potencial desses materiais como adsorventes sustentáveis e reutilizáveis no tratamento de efluentes contendo surfactantes aniônicos.

Abstract

Anionic surfactants, such as sodium dodecylbenzenesulfonate (SDBS), are widely employed in industrial and domestic formulations. However, their presence in aqueous effluents may cause environmental impacts of considerable magnitude. In this context, natural adsorbent materials modified through the incorporation of inorganic components have attracted increasing interest as sustainable alternatives for the treatment of waters contaminated with surfactants. The present work aimed at the development and evaluation of composites based on cobalt ferrite and chitosan crosslinked with glutaraldehyde for the removal of SDBS from aqueous media. Cobalt ferrite (CoFe₂O₄), obtained by the coprecipitation method, was used in the preparation of two composites with chitosan-to-CoFe₂O₄ mass ratios of 2:1 and 4:1, designated as C21 and C41, respectively. A material composed only of crosslinked chitosan (QT), without the addition of CoFe₂O₄, was synthesized for comparison. The materials were characterized by Fouriertransform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy coupled with energydispersive spectroscopy (SEM/EDS), vibrating sample magnetometry (VSM), thermal analyses, and determination of the point of zero charge (pHPZC). In the adsorption assays, the maximum adsorption capacities (qmax) achieved were 670,5 mg g⁻¹ (C21) and 667,2 mg g⁻¹ (QT), obtained under natural pH conditions, without NaCl addition, [SDBS]initial = 800 mg L⁻¹, adsorbent dosage = 1,0 g L⁻¹, and contact time = 48 h. The satisfactory fit to the Elovich and Freundlich models suggested the presence of heterogeneous surfaces and the predominance of hydrophobic interactions. The application of the intraparticle diffusion model evidenced the occurrence of pore transport, whereas SDBS concentrations above the critical micelle concentration (cmc) indicated the possibility of micelle adsorption. Reuse assays confirmed the stability of the composites, which maintained efficiencies above 97% after three consecutive cycles, with emphasis on C21, which enabled rapid separation under magnetic field application. The results highlight the high potential of these materials as sustainable and reusable adsorbents for the treatment of effluents containing anionic surfactants.

Descrição

Área de concentração

Química

Linha de pesquisa

Físico-química de macromoléculas e colóides

Agência de desenvolvimento

Palavra chave

Marca

Objetivo

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DOI

Citação

COUTO, Yorrana Souza do. Compósitos quitosana-ferrita de cobalto para remoção do surfactante dodecilbenzenossulfonato de sódio de meios aquosos. 2026. 73 p. Dissertação (Mestrado em Multicêntrico em Química de Minas Gerais) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.

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