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Title: Desenvolvimento de sistemas adsortivos de nanofibras de Sílica/Carbono-N pela técnica de Solution Blow Spinning.
Other Titles: Development of adsorption systems for Silica/cCrbon-N nanofibers using the Solution Blow Spinning technique.
???metadata.dc.creator???: FARIAS, Rosiane Maria da Costa.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: MENEZES, Romualdo Rodrigues.
???metadata.dc.contributor.referee1???: NEVES, Gelmires de Araújo.
???metadata.dc.contributor.referee2???: MEDEIROS, Eliton Souto de.
???metadata.dc.contributor.referee3???: FOOK, Marcus Vinicius Lia.
???metadata.dc.contributor.referee4???: OLIVEIRA, Juliano Alves de.
???metadata.dc.contributor.referee5???: SANTOS, Adillys Marcelo da Cunha.
Keywords: Solution Blow Spinning;Nanofibras de Sílica;Nanofibras Híbridas de Sílica/Carbono-N;Adsorção de Corantes;Silica Nanofibers;Hybrid Silica/Carbon-N Nanofiber;Dye Adsorption
Issue Date: 28-Feb-2018
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: FARIAS, R. M. da C. Desenvolvimento de sistemas adsortivos de nanofibras de Sílica/Carbono-N pela técnica de Solution Blow Spinning. 2018. 136 f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2018. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/19321
???metadata.dc.description.resumo???: As nanofibras possuem características específicas para utilização como adsorventes de diversos corantes, a exemplo da elevada área superficial específica. Dentre as técnicas de produção de nanofibras, a solution blow spinning (SBS) vem mostrando resultados promissores na síntese de nanofibras de vários materiais. Neste trabalho de tese, propôs-se sintetizar nanofibras de sílica e nanofibras híbrida de sílica/carbono-N via SBS baseado em polivinilpirrolidona (PVP), o qual foi utilizado como polímero auxiliar de fiação das nanofibras precursoras de nanofibras sílica, bem como fonte de carbono (C) e nitrogênio (N) para as nanofibras híbridas. As nanofibras precursoras constituídas de PVP e tetraetilortosilicato foram submetidas à calcinação com alta concentração de oxigênio em 550 °C para conversão em sílica pura e, submetidas à calcinação com baixa concentração de oxigênio, para a carbonização do polímero e obtenção das nanofibras híbrida. Foram avaliados o efeito da massa molar do PVP e o efeito da adição de surfactante Kolliphor 188 e de emulsão de óleo de girassol na morfologia e na área superficial das nanofibras após o tratamento térmico. As amostras foram caracterizadas quanto a sua morfologia, área superficial, carga superficial, composição química, comportamento térmico e capacidade adsortiva de azul de metileno (AM) e rodamina R (RB). A massa molar do PVP não influenciou na morfologia das nanofibras e a formação de poros interno foi observada nas amostras em que foram adicionadas surfactantes e emulsão. As fibras obtidas apresentaram diâmetros médio na faixa de nanômetros e elevada área de superfície. As nanofibras híbridas apresentaram melhor desempenho na adsorção de ambos os corantes. Os dados experimentais da adsorção do AM e da RB foram melhores ajustados aos modelos de Langmuir e Freundlich, respectivamente. Os dados cinéticos foram ajustados ao modelo de pseudo-segunda ordem para a adsorção de AM, enquanto que o modelo de difusão intrapartícula foi melhor ajustado para representar o mecanismo de adsorção da RB. O parâmetro termodinâmico ∆H° indicou que a adsorção de ambos corantes nas nanofibras de sílica e nas nanofibras híbridas são de natureza exotérmica e endotérmica, respectivamente.
Abstract: Nanofibers have specific characteristics for use as adsorbents of various dyes, for example the high specific surface area. Among the techniques of nanofiber production, solution blow spinning (SBS) has shown promising results in the synthesis of nanofibers of various materials. In this thesis, it was proposed to synthesize silica nanofibers and silica/carbon-N hybrid nanofibers via SBS based on polyvinylpyrrolidone (PVP), which was used as the auxiliary spinning polymer of silica nanofibers precursor as well as source of carbon (C) and nitrogen (N) for hybrid nanofibers. The precursor nanofibers constituted of PVP and tetraethylorthosilicate were submitted to calcination with high oxygen concentration at 550 °C for conversion to pure silica and submitted to calcination with low oxygen concentration for the carbonization of the polymer and the production of hybrid nanofibers. The effect of the PVP molar weight and the effect of the addition of Kolliphor 188 surfactant and sunflower oil emulsion on the morphology and surface area of the nanofibers after the heat treatment were evaluated. The samples were characterized in terms of their morphology, surface area, surface charge, chemical composition, thermal behavior and adsorptive capacity of methylene blue (AM) and rhodamine R (RB). The weight mass of PVP did not influence the morphology of nanofibers and the formation of internal pores was observed in the samples in which surfactants and emulsion were added. The obtained fibers presented average diameters in the range of nanometers and high surface area. The hybrid nanofibers presented better performance in the adsorption of both dyes. The experimental data of the AM and RB adsorption were better fitted to the Langmuir and Freundlich models, respectively. The kinetic data were adjusted to the pseudo-second order model for AM adsorption, whereas the intraparticle diffusion model was better adjusted to represent the adsorption mechanism of the RB. The thermodynamic parameter ∆H° indicated that the adsorption of both dyes on the silica nanofibers and the hybrid nanofibers are exothermic and endothermic, respectively.
Keywords: Solution Blow Spinning
Nanofibras de Sílica
Nanofibras Híbridas de Sílica/Carbono-N
Adsorção de Corantes
Silica Nanofibers
Hybrid Silica/Carbon-N Nanofiber
Dye Adsorption
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia de Materiais
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/19321
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