Preparação de membranas de poliestireno expandido sulfonado para remoção de metais pesados

dc.contributor.advisor-co1Barra, Guilherme Mariz de Oliveira
dc.contributor.advisor-co1Latteshttps://lattes.cnpq.br/9786200269739918eng
dc.contributor.advisor1Paula, Marcos Marques da Silva
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/9465127865782783eng
dc.contributor.referee2Souza, Sérgio Michielon de
dc.contributor.referee2Latteshttps://lattes.cnpq.br/1782230442654231eng
dc.contributor.referee3Nuernberg, Rafael Bianchini
dc.contributor.referee3Latteshttps://lattes.cnpq.br/6261224924264220eng
dc.creatorAlmeida, Célio dos Santos
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/3160515302550822eng
dc.date.issued2026-02-25
dc.description.abstractExpanded polystyrene (EPS), commonly known as Styrofoam, is widely used in disposable packaging and thermal insulation applications. However, its low biodegradability, combined with inadequate waste management, confers a high potential for environmental impact in Brazil, thereby necessitating the adoption of recycling and valorization strategies. This study aimed to reuse post-consumer EPS waste for the preparation of electrospun sulfonated polystyrene membranes targeting the removal of metal ions. The methodology involved the collection and pre-treatment of disposable trays, followed by chemical modification through sulfonation and processing via electrospinning under different operational conditions. The membranes were characterized before and after sulfonation using Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Diffraction (XRD), Thermogravimetric Analysis (TGA), and contact angle measurements. The adsorption capacity for Fe³⁺ and Co²⁺ ions was evaluated in a percolation-based filtration system, with monitoring by UV-Vis spectroscopy and quantification of residual ions by X-ray Fluorescence (XRF). The results revealed fibers with a microporous morphology favorable for adsorption and an increase in surface area resulting from the electrospinning process. The incorporation of sulfonic groups was confirmed by characteristic FTIR bands at 3347, 1185 and 1051 cm-¹, as well as by TGA, which indicated a sulfonation degree of 13.9%. XRD analysis confirmed that the polymer structure remained predominantly amorphous after sulfonation. An increase in water affinity was observed due to a reduction in the contact angle, although the hydrophobic character persisted. The adsorption efficiency for the Fe³⁺ ion reached 84.5% after two successive cycles, whereas for the Co²⁺ ion it was 55.33% in the first cycle, with no additional removal observed in the second cycle. It is concluded that EPS recycling via sulfonation and electrospinning is a sustainable and technically viable strategy, resulting in functional membranes that are effective for the removal of heavy metals in filtration processes.eng
dc.description.resumoO poliestireno expandido (EPS), conhecido como isopor, é amplamente utilizado em embalagens descartáveis e no isolamento térmico. Entretanto, sua baixa biodegradabilidade, aliada à gestão inadequada dos resíduos, confere ao material elevado potencial de impacto ambiental no Brasil, o que demanda a adoção de estratégias de reciclagem e valorização. Este estudo objetivou reaproveitar resíduos de EPS pós-consumo para a preparação de membranas eletrofiadas de poliestireno sulfonado, visando a remoção de íons metálicos. A metodologia compreendeu a coleta e pré-tratamento de bandejas descartáveis, seguidos de modificação química por sulfonação e processamento por eletrofiação, realizada sob diferentes condições operacionais. As membranas foram caracterizadas antes e após a sulfonação por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios X (DRX), Análise Termogravimétrica (TGA) e medidas de ângulo de contato. A capacidade de adsorção para íons Fe³⁺ e Co²⁺ foi avaliada em sistema de filtração por percolação, com monitoramento por espectroscopia UV-Vis e quantificação dos íons remanescentes por Fluorescência de Raios X (FRX). Os resultados revelaram fibras com morfologia microporosa favorável à adsorção e aumento da área superficial decorrente da eletrofiação. A incorporação dos grupos sulfônicos foi confirmada por bandas características no FTIR em 3347, 1185 e 1051 cm⁻¹ e por TGA, que indicou um grau de sulfonação de 13,9%. A análise por DRX confirmou que a estrutura do polímero permaneceu predominantemente amorfa após a sulfonação. Observou-se um aumento da afinidade com a água pela redução do ângulo de contato, embora o caráter hidrofóbico tenha persistido. A eficiência de adsorção para o íon Fe³⁺ atingiu 84,5% após dois ciclos sucessivos, enquanto para o íon Co²⁺ foi de 55,33% no primeiro ciclo, não sendo observada remoção adicional no segundo ciclo. Conclui-se que a reciclagem de EPS via sulfonação e eletrofiação é uma estratégia sustentável e tecnicamente viável, resultando em membranas funcionais eficientes para a remoção de metais pesados em processos de filtração.eng
dc.description.sponsorshipFAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonaseng
dc.description.sugestaoSugiro que nas abas de descrição, adicionar informações de cada bloco para viabilizar o preenchimento. Por exemplo, na primeira descrição corresponde a licença, assim por diante.eng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationALMEIDA, Célio dos Santos. Preparação de membranas de poliestireno expandido sulfonado para remoção de metais pesados. 2026. 88 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2026.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/11530
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentFaculdade de Tecnologiaeng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiaiseng
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/por
dc.subjectPoliestireno sulfonadopor
dc.subjectEletrofiaçãopor
dc.subjectSulfonaçãopor
dc.subjectAdsorção de metaispor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS: ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAeng
dc.subject.otherTrabalhos em isoporpor
dc.subject.otherResíduos Sólidospor
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/92317/DISS_CelioAlmeida_PPGCEM.jpg*
dc.titlePreparação de membranas de poliestireno expandido sulfonado para remoção de metais pesadoseng
dc.title.alternativePreparation of expanded sulphonated polystyrene membranes for removal of heavy metalseng
dc.typeDissertaçãoeng

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