Síntese, caracterização e aplicação de nanocompósito baseado em óxido de grafeno para adsorção de furfural

Abstract

Neste trabalho, o óxido de grafeno (OG) foi sintetizado a partir da oxidação de grafite pelo método de Hummers modificado. Posteriormente, o OG foi funcionalizado com dimetil sulfóxido (DMSO) e tiocianeto de potássio para obtenção do novo óxido de grafeno tio funcionalizado (OG-SH). Análises de espectroscopia no Infravermelho (FTIR) e de Raman, Difração de Raios-X (XRD), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), espelhamento dinâmico de luz (DLS) e Termogravimetria (TGA) foram realizadas para caracterizar o OG e OG-SH. Considerando o furfural como um agente nocivo ao ser humano quando destinado em efluentes sem tratamento, ambos os materiais sintetizados foram então avaliados como adsorventes do contaminante orgânico furfural através de uma abordagem comparativa entre os adsorventes. Estudos em batelada de cinética, equilíbrio, termodinâmica e regeneração do adsorvente foram realizados para investigar a afinidade de interação entre o OG ou OG-SH e o furfural. A avaliação inicial de adsorção mostrou que o óxido de grafeno não possui capacidade de adsorção de furfural. Após a funcionalização do OG, constatou-se capacidade de adsorção no equilíbrio (qe) foi de 636,93 10-3mg.g -1 para o furfural e o modelo de pseudo-segunda ordem foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais. Estudos de equilíbrio mostraram capacidade máxima de adsorção de 718,55 10-3 mg.g-1

para o furfural, além disso, a isoterma de Langmuir-Freundlich se ajustou melhor à adsorção ao sistema avaliado. Experimentos termodinâmicos revelaram que todos os sistemas foram espontâneos [ΔGo < 0] e evidenciaram a natureza física da adsorção do furfural pelo OG-SH [ΔGo = -11,74 kJ.mol-1

]. Experimentos de reciclagem do adsorvente mostraram que o óxido de grafeno tio funcionalizado apresentou um percentual de remoção de furfural acima de 40% após 5 ciclos.