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Título: Desenvolvimento de membranas de pectina/quitosana e estudos de adsorção de íons Cu (II)
Título(s) alternativo(s): Development of pectin/chitosan membranes and adsorption studies of Cu (II) ions
Autor(es): Martins, Jéssica Guerreiro
Orientador(es): Martins, Alessandro Francisco
Palavras-chave: Polissacarídeos
Pectina
Quitosana
Adsorção
Polysaccharides
Pectin
Chitosan
Adsorption
Data do documento: 28-Fev-2019
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Londrina
Citação: MARTINS, Jéssica Guerreiro. Desenvolvimento de membranas de pectina/quitosana e estudos de adsorção de íons Cu (II). 2019. 74 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Apucarana, 2019.
Resumo: O desenvolvimento de materiais duráveis a base de polissacarídeos tem sido um desafio devido à baixa estabilidade em meio aquoso. Por isso, neste trabalho, por meio de uma metodologia inédita, propusemos o desenvolvimento de membranas poliméricas duráveis e resistentes. As membranas de pectina e quitosana (PT/QT) foram produzidas por meio de blendas poliméricas obtidas em HCl 0,10 mol L–1, preparadas em diferentes razões PT/QT (m/m). Hidrogéis físicos (PECs – Complexos polieletrolíticos) isentos de reticulação química foram processados com excesso de pectina (PT) em suas estruturas, partindo-se de PT com alto grau de O-metoxilação (56%). As membranas foram caracterizadas por meio de espectroscopia na região do infravermelho no modo refletância total atenuada (FTIR-ATR), análise térmica (TGA/DSC), espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e análise das propriedades mecânicas. Membranas estáveis e resistentes (resistência à tração na faixa de 39 a 18 MPa) foram obtidas nas razões PT/QT (m/m) de 14, 5, e 2. A membrana contendo o maior teor em massa de PT (93%) em sua estrutura (amostra M(28-2)) foi utilizada como material adsorvente de íons Cu(II). Estudos de cinética e equilíbrio de adsorção mostraram que o modelo cinético de pseudo-segunda ordem e o modelo isotérmico de Sips se ajustaram aos dados experimentais, proporcionando os maiores valores de coeficiente de determinação e menores desvios. A membrana M(28-2) apresentou capacidade máxima de adsorção (qm) de 29,20 mg g–1 e ciclos de adsorção/dessorção indicaram que o material pode ser reutilizado. Após ensaios de adsorção, pode-se aplicar o material contendo íons Cu(II) adsorvidos no campo biomédica. A membrana com íons Cu(II) adsorvidos (M(28-2)/Cu) foi citocompatível para células tronco mesenquimais do tecido ósseo (MSCs) e, apresentou atividade bacteriostática contra Escherichia coli. Pela primeira vez, membranas duráveis e resistentes de PT/QT contendo excesso de PT em suas estruturas foram desenvolvidas e, então, a membrana com maior percentual de PT foi usada como agente adsorvente de íons Cu(II).
Abstract: The development of durable materials based on polysaccharides has been a challenge due to low water stability. Therefore, in this work, through an unpublished methodology, we proposed the development of durable and resistant polymeric membranes. The pectin and chitosan-based membranes (PT/QT) were produced by using polymeric blends obtained in HCl 0,10 mol L–1 prepared in different ratios PT/QT (w/w). Physical hydrogels (PECs – polyelectrolytes complexes) without chemical crosslinking were processed with pectin (PT) excess in their structures, using PT with a high degree of O-methoxylation (56%). The membranes were characterized by infrared spectroscopy in total attenuated reflectance mode (FTIR–ATR), thermal analysis (TGA/DSC), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM) and analysis of mechanical properties. Stable and resistant membranes (with tensile strength in the range of 39 to 18 MPa) were obtained in the PT/QT (w/w) ratios at 14, 5 and 2. The membrane containing the highest mass content of PT (93%) in its structure (sample M (28-2)) was used as adsorbent material for Cu(II) ions. Kinetics and adsorption equilibrium studies showed that the kinetic model of pseudo-second-order and Sips isothermal model adjusted well to the experimental data, providing the highest coefficient determination values and lower deviations. The membrane M(28-2) presented a maximum adsorption capacity (qm) of 29.20 mg g–1 and adsorption/desorption cycles indicated that the material could be reused. After adsorption tests, the material containing Cu(II) ions can be applied in the biomedical field. The membrane with ions Cu(II) (M(28-2)/Cu) was cytocompatible for mesenchymal stem cells (MSCs) and had bacteriostatic activity against Escherichia coli. For the first time, durable and resistant PT/QT membranes containing PT in excess in their structures were developed, and then the membrane with a higher percentage of PT was used as an adsorbent agent for Cu(II) ions.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4020
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