Síntese de Membranas de Acetato de Celulose Híbridas e Aplicação do Método Isoconversional de Flynn-Wall-Ozawa

Autores

DOI:

https://doi.org/10.14295/vetor.v33i1.15165

Palavras-chave:

Membranas Híbridas, Síntese Sol-gel, Cinética de degradação, Método Isoconversional, Método de Flynn-Wall-Ozawa (FWO)

Resumo

A síntese de materiais híbridos é uma alternativa promissora na produção de materiais com propriedades otimizadas. Neste contexto, as clássicas membranas de acetato de celulose estão sendo modificadas. Conhecer a estabilidade térmica dos materiais celulósicos é um importante fator na sua utilização, uma vez que os polímeros orgânicos possuem baixa resistência térmica, limitando sua aplicabilidade. Neste trabalho é avaliada a síntese e o estudo da cinética de degradação térmica das membranas de acetato de celulose híbridas. A síntese foi realizada utilizando o processo sol-gel, com a técnica da inversão de fases, através da reação do acetato de celulose com os precursores organometálicos: ortossilicato de tetraetila, TEOS; 3-aminopropril trietoxissilano, APTES, e o isopropóxido de titânio, TiPOT, em composição fixa. A caracterização térmica foi realizada com análise termogravimétrica em diferentes taxas de aquecimento, sob atmosfera de nitrogênio. O parâmetro cinético de decomposição térmica energia de ativação, Ea , foi estimado com o método isoconversional proposto por Flynn-Wall-Ozawa (FWO). A cinética de degradação mostra que a modificação na composição química das amostras interfere diretamente em suas propriedades térmicas. Desta forma, é possível observar que a energia de ativação encontrada para a amostra de referência, AC-Pura, na primeira e segunda batelada, foi de 233,5 e 219,05 kJ/mol, respectivamente. A modificação da composição resulta no aumento da energia de ativação, em que a amostra B0//100-30 registrou 310,31 e 226,05 kJ/mol na primeira e segunda batelada; e a amostra B100//0-30 atingiu 452,73 e 424,74 kJ/mol. O aumento da resistência térmica das amostras está associado à modificação na composição química e pode ser atribuído ao aumento do teor de TEOS, devido à formação e aumento da presença de grupos siloxanos no material.

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Referências

A. M. Pandele, F. E. Comanici, C. A. Carp, F. Miculescu, S. I. Voicu, V. K. Thakur, and B. C. Serban, “Synthesis and characterization of cellulose acetate-hydroxyapatite micro and nanocomposites membranes for water purification and biomedical applications,” Vacuum, vol. 146, pp. 599-605, 2017. Available at: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2017.05.008

H.R. Zuo, P. Shi, and M. Duan, “A review on thermally stable membranes for water treatment: Material, fabrication, and application,” Separation and Purification Technology, vol. 236, paper no. 116223, 2020. Available at: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.116223

M. C. Andrade, J. C. Pereira, N. Almeida, P. Marques, M. Faria, and M. C. Gonçalves, “Improving hydraulic permeability, mechanical properties, and chemical functionality of cellulose acetate-based membranes by co-polymerization with tetrathyl orthosilicate and 3-(aminopropyl) triethoxysilane,” Carbohydrate Polymers, vol. 261, paper no. 117813, 2021. Available at: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.117813

M. Rigoletto, P. Calza, E. Gaggero, and E. Laurent, “Hybrid materials for the removal of emerging pollutants in water: classification, synthesis, and Properties,” Chemical Engineering Journal Advances, vol. 10, paper no. 100252, 2022. Available at: https://doi.org/10.1016/j.ceja.2022.100252

G. M. Ferreira, “Production and characterization of hybrid cellulose acetate membranes,” Master's Dissertation, Graduate Program in Materials Science and Technology, Polytechnic Institute, Rio de Janeiro State University, Nova Friburgo, Brazil, 2022, in Portuguese. Available at: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17895

N. R. S. Araujo, “Studying the kinetics of complex materials: reaction and activation energy distribution models using Hopfield neural networks,” Master’s Dissertation, Chemistry Department, Institute of Exact Sciences, Federal University of Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil, 2021, in Portuguese. Available at: https://repositorio.ufmg.br/handle/1843/37145

V. M. K. Rocha, “Study of the kinetics of degradation of polyester resin from renewable source. Master's Dissertation, Graduate Program in Mining, Metallurgical and Materials Engineering, University of Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil, 2018, in Portuguese. Available at: https://lume.ufrgs.br/handle/10183/195760

A. K. Burnham, X. Zhou, and L. J. Broadbelt, “Critical review of the global chemical kinetics of cellulose thermal decomposition. Energy and Fuels,” Energy Fuels, vol. 29, pp. 2906−2918, 2015. Available at: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.energyfuels.5b00350

D. B. Dwyer, N. C. Gallego, J. L. Niedziela, R. J. Kapsimalis, and D. C. Duckworth, “Product specific thermal degradation kinetics of bisphenol F epoxy in inert and oxidative atmospheres using evolved gas analysis–mass spectrometry,” Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, vol. 165, pp. 3794-3801, 2022. Available at: https://doi.org/10.1016/j.jaap.2022.105563

G. Mendes, M. Faria, A. Carvalho, M. C. Gonçalves, and M. N. Pinho, “Structure of water in hybrid cellulose acetate-silica ultrafiltration membranes and permeation properties,” Carbohydrate Polymers, vol. 189, pp. 342-531, 2018. Available at: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.02.030

E. A. M. Ribeiro, “Synthesis, Characterization and Application of Cellulose Acetate Membranes from Recycled Corn Straw in Ultrafiltration Process,” Master's Dissertation, Graduate Program in Chemistry, Federal University of Uberlândia, Minas Gerais, Brazil, 2013, in Portuguese. Available at: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17389

I. Peixoto, M. Faria, and M. C. Gonçalves, “Synthesis and Characterization of Novel Integral Asymmetric Monophasic Cellulose–Acetate/Silica/Titania and Cellulose–Acetate/Titania Membranes,” Membranes, vol. 10, pp. 2-26, 2020. Available at: https://doi.org/10.3390/membranes10090195

R. P. Pandey, P. Kallem, P. A. Rasheed, K. A. Mahmoud, F. Banat, W. J. Lau, and S. W. Hasan, “Enhanced water flux and bacterial resistance in cellulose acetate membranes with quaternary ammoniumpropylated polysilsesquioxane,” Chemosphere, vol 289, paper no. 133144, 2022. Available at: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.133144

D. Souza, “Study of the thermal stability of cellulose acetate propionate modified with short-chain polyhydroxyalkanoate,” Master's Dissertation, Graduate Program in Materials Science and Engineering, State University of the North Fluminense, Campos do Goytacazes, Rio de Janeiro, Brazil, 2006. Available at: https://uenf.br/posgraduacao/engenharia-de-materiais/wp-content/uploads/sites/2/2013/07/Dissertação-de-Mestrado-Djalma.pdf

I. C. de Miranda, “Study of the Kinetic Parameters of Thermal Decomposition of Lignocellulosic Residues and Characterization by TA, FTIR and EDXRF,” Doctoral Thesis, Postgraduate Program in Chemical and Biochemical Process Technology, Federal University of Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil, 2013, in Portuguese. Available at: http://epqb.eq.ufrj.br/wp-content/uploads/2021/10/d13_17.pdf

G. M. Ferreira, D. da S. Herdi, K. C. da Silveira, M. C. Gonçalves, and M. C. Andrade, “Evaluation of Thermal Degradation Kinetics of Hybrid Cellulose Acetate Membranes using Isoconversional Methods,” Vetor - Revista de Ciências Exatas e Engenharias, vol. 32, no. 1, pp. 52–61, 2022. Available at: https://doi.org/10.14295/vetor.v32i1.13766

M.D.M. Brites, “Development of nanofiber membranes based on cellulose acetate from sugarcane bagasse produced by electrowinning for the incorporation of enzymes,” Master's Dissertation, Graduate Program in Textile and Fashion, School of Arts, Sciences and Humanities, University of São Paulo, Brazil, 2015. Available at: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/100/100133/tde-07122015-233822/publico/mariana_brites.pdf

M. M. Mariano, “Structural Evaluation of TiO2 Obtained by Traditional Sol-Gel and Hydrothermal Routes,” Course Completion Paper, Federal Center for Technological Education of Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil, 2019, in Portuguese. Available at: https://www.eng-materiais.bh.cefetmg.br/wp-content/uploads/sites/189/2019/09/TCC-II_Versão-Final_MAIRA-M-MARIANO.pdf

G. P. Alves, “A poly(dimethylsiloxane) network functionalized with the amino group on activated carbon particles for metal ion adsorption,” Master's Dissertation, Graduate Program in Chemistry, Federal University of Alfenas, Minas Gerais, Brazil, 2021, in Portuguese. Available at: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/1300

E. C. A. Rosa, R. F. B. Gonçalves, M. G. Domingues, L. E. N. Almeida, A. C. Silva, and J. A. F. F. Rocco, “Determination of kinetic parameters and computer simulation of perfluoropolyether (PFPE) used as a synthetic lubricant,” Química Nova, vol. 42, no. 7, pp. 760-767, 2019. Available at: https://s3.sa-east-1.amazonaws.com/static.sites.sbq.org.br/quimicanova.sbq.org.br/pdf/v42n7a07.pdf

M. Faria, C. Moreira, T. Eusébio, P. Brogueira, and M. N. Pinho, “Hybrid flat sheet cellulose acetate/silicon dioxide ultrafiltration membranes for uremic blood purification,” Cellulose, vol. 27, pp. 3847-3869, 2020. Available at: https://link.springer.com/article/10.1007/s10570-020-02985-2

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Publicado

2023-06-28

Como Citar

Mendonça Ferreira, G., Herdi Cariello, D. ., França dos Santos, F., Da Silveira, K. C., Gonçalves, M. C. ., & Calixto Andrade, M. . (2023). Síntese de Membranas de Acetato de Celulose Híbridas e Aplicação do Método Isoconversional de Flynn-Wall-Ozawa. VETOR - Revista De Ciências Exatas E Engenharias, 33(1), 69–79. https://doi.org/10.14295/vetor.v33i1.15165

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