Síntese de biocompósitos a base de poliuretano e aplicação como adsorvente para o corante têxtil amarelo procion HE 4R e biodiesel

Abstract

O presente trabalho teve o objetivo de desenvolver compósitos na forma de espumas à base de poliuretano, com a finalidade de substituir o polímero sintético utilizado na produção das espumas e verificar a adsorção frente à potenciais contaminantes. O polímero foi substituído por amido de mandioca e por resíduos industriais: resíduo de madeira e resíduo de mandioca. A adsorção foi realizada com o corante têxtil Amarelo Procion HE 4R (AP) e com biodiesel. O resíduo de madeira foi tratado por maceração, obteve-se a celulose, a qual foi modificada e utilizada na síntese dos compósitos, assim como o resíduo tratado. A celulose, a celulose modificada, o amido de mandioca e resíduo de mandioca foram caracterizados por FTIR, TGA e RMN 13C. Os compósitos foram submetidos aos testes de adsorção com variação de pH, tempo de adsorção e concentração inicial de solução aquosa do corante AP. Testes de adsorção de biodiesel foram feitos variando a proporção da mistura água/biodiesel e o tempo de adsorção pelos compósitos. O compósito com poliuretano/amido foi o que conseguiu uma maior substituição do polímero, 40%, seguido pela poliuretano/resíduo de mandioca, 23%, e poliuretano/celulose, somente 1,7% de adição, assim a celulose foi utilizada apenas como acréscimo do polímero. O pH 5 apresentou significativa remoção do corante e foi o pH escolhido para os estudos cinéticos e isotermas de adsorção. A caracterização evidenciou a maceração do resíduo de madeira, mostrou a remoção de lignina e hemicelulose, e a modificação da celulose foi comprovada pela presença dos picos da molécula de MDI; observou-se a semelhança entre o amido e resíduo de mandioca. O modelo que representou melhor os dados obtidos na cinética apontou para um material com propriedades características de adsorção do tipo quimissorção. O tempo de equilíbrio obtido para todos os compósitos foi de 8 h. Os compósitos com celulose modificada e com amido se ajustaram melhor ao modelo linear de Langmuir. Os compósitos com madeira tratada e com resíduo de mandioca se ajustaram melhor ao modelo linear de Freundlich. Para o biodiesel, a proporção que apresentou melhor adsorção foi a de 0,5:9,5 água:biodiesel e o tempo de equilíbrio foi de 16 h. Os resultados obtidos evidenciaram que todos os compósitos sintetizados apresentaram-se como materiais com boas propriedades adsortivas, mostrando-se alternativas viáveis à síntese de compósitos utilizando resíduos industriais para o tratamento de efluentes têxteis e biodiesel

The goal of the present research was to develop composites in the foam form built of polyurethane, with the purpose of substituting the synthetic polymer used in the production of foams and test the adsorption against potential contaminants. The polymer was replaced by cassava starch and by industrial residues: wood residue and cassava residue. The adsorption was carried out with the textile dye Yellow Procion HE 4R (AP) and with biodiesel. The wooden residue was treated with maceration, obtaining cellulose, which was modified and used in the composites synthesis, as well as treated wood. The cellulose, modifiec cellulose, cassava starch and the cassava residue were characterized by FTIR, TGA and RMN 13C. The composites were submitted to adsorption tests with variation in pH, adsorption time and initial concentration of the aqueous solution of the AP dye. Biodiesel adsorption tests varying water:biodiesel proportions and adsorption times were made. The composite with polyurethane/cassava starch acheived greater substitution of the polymer, 40%, followed by polyurethane/cassava residue, with 23%, and polyurethane/cellulose, only 1,7% of addition, being used only as increas of the polymer. The pH 5 showed significant remotion and was chosed for the kinetic studies and adsortion isotherm. The characterization of the maceration of the wood residue, showed the remotion of lignin and hemicellulose, and the modification of cellulose was guaranteed by the presence of peaks of MDI mollecule; the resemblence between starch and cassava residue was observed. The model which best represented the obtained data in kinetic pointed to a material with properties characteristical to adsorption of the chemisorption. The obtained time of balance for all the composites was of 8 h. The composite with modifiec cellulose and with starch adjusted better to the linear model of Langmuir. The composite with wood treated and with cassava residue adjusted better to the linear model of Freundlich. For the biodiesel, the proportion which best presented adsorption was that of 0,5:9,5 water:biodiesel and the balance time was of 16 h. The results obtained prove that all the synthesized objects presented as materials with good adsorptive properties, showing viable alternatives to composite synthesis using industrial residue for the treatment of textile and biodiesel effluents