Aplicação de redes metalorgânicas (MOFs) funcionalizadas com óxido de grafeno em processos de remoção de metais pesados na água

Abstract

A água é um recurso extremamente importante para o abastecimento público, no entanto, as atividades antrópicas deterioram sua qualidade, gerando contaminação por diferentes metais pesados, tais como bário (Ba), cádmio (Cd) chumbo (Pb), entre outros. Existem muitos processos convencionais para seu tratamento, como microfiltração, troca iônica, precipitação química e flotação, os quais envolvem, um consumo elevado de reagentes e geram produtos secundários tóxicos, se tornando ineficientes para eliminar esse tipo de contaminantes. Neste trabalho foi feita a síntese em condições solvotermais de redes metal orgânicas (MOF) Cu₃(BTC)₂ e Zeolitic Imidazolate Framework (ZIF-8) funcionalizadas com óxido de grafeno (GO): HKUST-1@GO e ZIF8@GO, respectivamente. Os materiais porosos e de boa estabilidade obtidos foram caracterizados por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia RAMAN, análise termogravimétrica (TGA), difração de raios X de pó, espectroscopia UV-Vis e microscopia eletrônica de varredura (MEV) e foram aplicados como adsorventes de Ba²⁺, Cd²⁺ e Pb²⁺ em soluções aquosas. Os teores de metais foram determinados usando espectrometria de emissão atômica com plasma acoplado indutivamente (ICP OES). Inicialmente, foi feito um planejamento fatorial 2³, com duplicata no ponto central a fim de estudar o efeito da variação do pH na solução do metal, a concentração inicial dos íons metálicos e o tempo de agitação na porcentagem de remoção (%Rem). A modelagem estatística do estudo mostrou que o processo é diretamente dependente das variações do pH e da concentração do metal, e indiretamente dependente do tempo de reação na maioria dos casos. As porcentagens obtidas foram 93,2% Rem de Pb²⁺, 79,4% Rem de Cd²⁺ e 54,3% Rem de Ba²⁺ para HKUST-1@GO e 96,4% Rem de Pb²⁺, 85,6% Rem de Cd²⁺ y 71,1% Rem de Ba²⁺ para ZIF8@GO. Os resultados sugerem que HKUST-1@GO e ZIF8@GO podem ser aplicados como adsorventes promissores para a remoção de íons Ba²⁺, Cd²⁺ e Pb²⁺ em um ambiente aquoso.