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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34593
Título: | Fotoenvelhecimento acelerado do microplástico poli (tereftalato de etileno): propriedades físicas, químicas, morfológicas e adsorção de pesticida |
Título(s) alternativo(s): | Accelerated photoaging of microplastic - polyethylene terephthalate: physical, chemical, morphological properties and pesticide adsorption |
Autor(es): | Costa, Thaís Bessa de Oliveira |
Orientador(es): | Vidal, Carla Bastos |
Palavras-chave: | Adsorção Fotodegradação Polímeros Radiação ultravioleta Clorpirifós Microplásticos Adsorption Photodegradation Polymers Ultraviolet radiation Chlorpyrifos Microplastics |
Data do documento: | 1-Abr-2024 |
Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
Câmpus: | Curitiba |
Citação: | COSTA, Thais Bessa de Oliveira. Fotoenvelhecimento acelerado do microplástico poli (tereftalato de etileno): propriedades físicas, químicas, morfológicas e adsorção de pesticida. 2024. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024. |
Resumo: | Os microplásticos (MP) presentes no ambiente tornam-se uma preocupação constante, visto que essas partículas plásticas podem promover uma série de impactos negativos sobre os ambientes, pincipalmente os aquáticos. Devido ao emaranhamento e à ingestão por animais marinhos, os microplásticos podem levar os animais aquáticos à morte, o que interfere na vida aquática e, consequentemente, na vida do ser humano. Além da mortalidade direta dos animais, os microplásticos podem estar dispersos no ambiente apresentando grande potencial em transportar contaminantes orgânicos e inorgânicos para as cadeias tróficas, devido sua capacidade adsortiva. Com isso, o presente trabalho tem como objetivo principal investigar o efeito do fotoenvelhecimento do microplástico poli (tereftalato de etileno) (PET) em suas propriedades físicas, químicas e morfológicas, utilizando câmaras de envelhecimento acelerado com lâmpadas UV-B e correlacionar com a capacidade desses materiais em adsorver o agrotóxico clorpirifós. Amostras do microplástico PET foram fotoenvelhecidas em câmara contendo lâmpadas UV-B em diferentes tempos de exposição (1h, 4h, 6h e 8h). As características morfológicas, químicas e físicas dos materiais obtidos após a fotodegradação foram monitoradas e comparadas com o PET natural através das técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de Raios-X (DRX), Espectrometria de Raios-X por Energia Dispersiva (EDS), Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), potencial de Carga Zero (pHPCZ) e Termogravimetria (TG). Também foram realizados o cálculo do Percentual de Cristalinidade (por meio dos dados de DRX) e Índice Carbonila (IC) (por meio dos dados de FTIR). As análises de MEV revelaram aumento de rugosidade e aparecimento de poros nos PETs envelhecidos nos tempos de 6 e 8h, o que comprova que os materiais apresentaram mudança morfológica após processo de fotoenvelhecimento. Não foi possível observar redução estatisticamente significativa do percentual de cristalinidade dos PETs fotodegradados quando comparados com o PET natural, entretanto, as análises de infravermelho (FTIR) revelaram bandas próximas ao número de onda 1720 cm-1, que corresponde aos grupamentos carbonilas (C=O), mais intensas para os materiais fotoenvelhecidos, indicando que os materiais sofreram oxidação após irradiação UV-B. A partir do cálculo do Índice Carbonila foi possível observar aumento do IC ligado diretamente ao aumento da exposição à radiação UV-B. A termogravimetria mostrou que o PET natural e o PET-1h tiveram termogramas similares com apenas uma etapa de degradação e os demais PETs envelhecidos 4h, 6h e 8h apresentaram um segundo pico de degradação, porém de pequena intensidade, o que indica que não houve alteração significativa na estabilidade térmica dos materiais, após processo de fotoenvelhecimento. Os valores de pHPCZ reduziram após a fotodegradação, provavelmente devido ao incremento dos grupamentos contendo oxigênio, resultantes da foto oxidação UV-B. As análises de adsorção revelaram aumento estatisticamente significativo na capacidade de adsorção para todos os PETs envelhecidos quando comparados com o PET natural com capacidades de adsorção de 1,31; 1,48; 1,58; 1,51 e 1,56 mg/g para os PET, PET-1h, PET-4h, PET-6h e PET-8h, respectivamente. Devido ao aumento da área de interação (aumento de rugosidade e cavidade), houve um favorecimento nas interações hidrofóbicas e do tipo π-π entre o PET fotodegradado e o clorpirifós. A partirdos dados obtidos, considera-se que o PET no meio ambiente tem suas propriedades físicas, químicas e morfológicas alteradas após exposição à radiação UV-B. |
Abstract: | Microplastics (MP) in the environment are a constant concern, as these plastic particles can have a series of negative impacts on environments, especially aquatic environments. Due to entanglement and ingestion by marine animals, microplastics can lead to the death of aquatic animals, which interferes with aquatic life and, consequently, the life of human beings. In addition to the direct mortality of animals, microplastics can be dispersed in the environment and have great potential for transporting organic and inorganic contaminants up trophic chains, due to their adsorptive capacity. With this in mind, the main aim of this study was to investigate the effect of photoaging polyethylene terephthalate (PET) microplastics on their physical, chemical and morphological properties, using accelerated aging chambers with UV-B lamps, and to correlate this with the ability of these materials to adsorb the pesticide chlorpyrifos. Samples of PET microplastic were photo-aged in a chamber containing UV-B lamps for different exposure times (1h, 4h, 6h and 8h). The morphological, chemical and structural characteristics of the materials obtained after photodegradation were monitored and compared with natural PET using Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), Energy Dispersive X-Ray Spectrometry (EDS), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Zero Charge Potential (pHPCZ) and Thermogravimetry (TG). The Percentage of Crystallinity (using XRD data) and Carbonyl Index (CI) (using FTIR data) were also calculated. SEM analyses revealed an increase in roughness and the appearance of pores in the PETs aged at 6 and 8 hours, which proves that the materials showed morphological changes after the photoaging process. It was not possible to observe a statistically significant reduction in the percentage of crystallinity of the photodegraded PETs when compared to natural PET, however, the infrared analysis (FTIR) revealed bands close to the 1720 cm-1 wave number, which corresponds to the carbonyl groups (C=O), which were more intense for the photo-aged materials, indicating that the materials suffered oxidation after UV-B irradiation. From the calculation of the Carbonyl Index, it was possible to observe an increase in the CI directly linked to increased exposure to UV-B radiation. Thermogravimetry showed that natural PET and PET- 1h had similar thermograms with only one degradation stage and the other PETs aged for 4h, 6h and 8h showed a second degradation peak, but with a lower intensity, indicating that there was no significant change in the thermal stability of the materials after the photo-aging process. The pHPCZ values decreased after photodegradation, probably due to the increase in oxygencontaining groups resulting from UV-B photo-oxidation. The adsorption analyses revealed a statistically significant increase in adsorption capacity for all aged PETs when compared to natural PET, with adsorption capacities of 1.31; 1.48; 1.58; 1.51 and 1.56 mg/g for PET, PET- 1h, PET-4h, PET-6h and PET-8h, respectively. Due to the increase in interaction area (increase in roughness and cavity), hydrophobic and π-π interactions between photodegraded PET and chlorpyrifos were favoured. Based on the data obtained, it is considered that PET in the environment has its physical, chemical and morphological properties altered after exposure to UV-B radiation. |
URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34593 |
Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental |
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