Preparação de espumas de cebolinha expandidas e seu uso na remoção de cobre aquoso

Resumo

Este estudo descreve um método para expandir a quitina em uma espuma por técnicas químicas que não requerem equipamentos especializados.

Resumo

A quitina é um biopolímero pouco explorado, naturalmente abundante, mecanicamente robusto e quimicamente resistente. Essas qualidades são desejáveis em um adsorbent, mas a quitina não possui a área de superfície específica necessária, e sua modificação envolve técnicas e equipamentos especializados. Aqui é descrito um novo procedimento químico para a expansão de flocos de quitina, derivados de resíduos de casca de camarão, em espumas com área de superfície mais alta. O processo conta com a evolução do gás H₂ a partir da reação da água com NaH preso em um gel de quitina. O método de preparação não requer nenhum equipamento especializado. Difração de raios-X em pó e N₂-fissionação indicam que o tamanho da cristallite diminui de 6,6 nm para 4,4 nm e a área de superfície específica aumenta de 12,6 ± 2,1 m²/g para 73,9 ± 0,2 m²/g. No entanto, espectroscopia infravermelha e análise termogravitamétrica indicam que o processo não altera a identidade química da quitina. A capacidade específica de adsorção de da quitina expandida aumenta em proporção a área de superfície específica de 13,8 ± 2,9 mg/g para 73,1 ± 2,0 mg/g. No entanto, a capacidade de adsorção de como densidade superficial permanece relativamente constante a uma média de 10,1 ± 0,8 átomo/nm^2,o que novamente sugere nenhuma mudança na identidade química da quitina. Este método oferece os meios para transformar a quitina em um material de área de superfície superior sem sacrificar suas propriedades desejáveis. Embora a espuma de quitin seja descrita aqui como um adsorbente, ela pode ser imaginada como um suporte catalisador, isolador térmico e material estrutural.

Introdução

A quittina é um biopolímero mecanicamente robusto e quimicamente inerte, perdendo apenas para a celulose em abundância natural¹. É o principal componente no exoesqueleto de artrópodes e nas paredes celulares de fungos e^{leveduras 2}. A quitina é semelhante à celulose, mas com um grupo hidroxílico de cada monômero substituído por um grupo de amina acetil(Figura 1A, B). Essa diferença aumenta a força da ligação de hidrogênio entre as cadeias de polímeros adjacentes e dá à chitina sua resiliência estrutural característica e inerte química^2,

Protocolo

1. Preparação de quitina expandida

1. Prepare uma solução de 250 mL de 5 wt% LiCl em dimetilacetamida (DMAc)
   ATENÇÃO: O DMAc solvente é um irritante combustível que pode danificar a fertilidade e causar defeitos congênitos. Manuseie dMAc em um capô de fumaça usando luvas e óculos resistentes químicos para evitar contato com a pele e os olhos.
   1. Adicione 15 g de LiCl e 285 g (268 mL) de DMAc em um frasco de 500 mL Erlenmeyer com, em seguida, coloque uma barra de agitação magnética revestida de Politetrafluoroetileno de 50 mm (PTFE).
   2. Tampe o frasco com um septo de borracha e coloque-o em uma placa de agitação de aquecimento. Coloque uma sonda ....

Resultados

A quitina expandida mostra a mesma morfologia, independentemente do método de secagem. A Figura 3 mostra imagens de flocos de quitina puros(Figura 3A1),quitina expandida seca no forno(Figura 3B1)e quitina expandida liofilizada(Figura 3C3). Enquanto os flocos puros têm o aparecimento de areia grosseira, a espuma de cebolinha expandida tem a aparência de um grão de milho estourado. Micrografias eletr.......

Discussão

O método proposto para fabricação de espuma de cebolinha permite a produção de tais espumas sem a necessidade de equipamentos ou técnicas especializadas. A produção da espuma de quitina depende da suspensão do hidreto de sódio dentro de um sol-gel de quitina. O contato com a água da atmosfera induz a gelagem da matriz de quitina e a evolução do gás hidrogênio pela decomposição do hidreto de sódio. Portanto, as etapas críticas da preparação são (1) a formação do sol-gel, (2) introdução do hidreto de sódio em condições ani.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Bicarbonato de amônio	Sigma-Aldrich	9830	NH4HCO3, ≥ 99,5
Quitina	Sigma-Aldrich	C7170	Pandalus borealis, Colorímetro de grau prático
	Hanna Instruments	HI83399-01	Fotômetro para análise de águas residuais
Verificador de Cobre de Alta Faixa	Hanna Instruments	HI702	Bicinchoninato Titulação colorimétrica
Hidrato de nitrato de cobre	Sigma-Aldrich	223395	(NO3)2 · 2.5 H2O, 98 %
Dimetilacetamida (DMAc)	Sigma-Aldrich	271012	Anidro, 99.8 %
IR Espectrofotômetro	Thermo Nicolet	Nexus 670	Equipado com uma célula ATR
Cloreto de lítio	Sigma-Aldrich	310468	LiCl, ≥ 99 %
N2 Aparelho	de Fisisorção Micromeritics	Tristar II
Ácido nítrico	BDH	BDH7208-1	HNO3, 0,1 N
Microscópio eletrônico de varredura	Zeiss LEO	1430 VP	15 kV, detector de elétrons secundário, distância de trabalho de 29-31 mm
Hidreto de sódio	Sigma-Aldrich	223441	NaH, embalado em óleo mineral, 90%
Termogravimétrico analisador	TA Instruments	Q500	100 ml/min N2, 10 > C/min a 800 &graus;
C Sistema de Purificação de Água	Millipore Milli-Q		Tipo A água (18 MΩ)
Difratômetro de Raios X	Rigaku	Ultima IV	K-&alfa; radiação, 8,04 keV

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