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RESUMO O presente estudo contempla a aplicação de nanopartículas magnéticas de ferrita de manganês MnFe2O4 (NPM) modificadas com poliestireno sulfonado (PSS) na adsorção de íons de Pb (II) para fins de tratamento de água contaminada. A funcionalização da nanopartícula com o polímero objetivou aumentar a capacidade de adsorção e incluir a utilização de material reciclável em função da importância ambiental. Os adsorventes foram caracterizados por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier, espectroscopia de energia dispersiva por raio X, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica, análise elementar, análise termogravimétrica, ponto de carga zero, área superficial e porosidade. O PSS representou 14% da massa das nanopartículas magnéticas de MnFe2O4 funcionalizadas com o poliestireno sulfonado (NPM-PSS) e o teor de grupos sulfônicos foi de 17,18%. Os modelos de isoterma de Freundlich e cinético de pseudossegunda ordem apresentaram maior acurácia pelos dados experimentais de adsorção dos íons Pb (II) pela NPM-PSS, cuja capacidade de adsorção das nanopartículas variou de 6,254 a 7,535 mg g−1. ABSTRACT The present study contemplates the application of magnetic nanoparticles of manganese ferrite MnFe2O4 (NPM) modified with sulfonated polystyrene (PSS) in the adsorption of Pb(II) ions for the purpose of treating wastewater. The functionalization of the nanoparticle with the polymer aimed to increase the adsorption capacity and include the use of recyclable material due to its environmental importance. Adsorbents were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, atomic force microscopy, elemental analysis, thermogravimetric analysis, point of zero charge, surface area, and porosity. PSS represented around 14% of the mass of magnetic nanoparticles of MnFe2O4 functionalized with sulfonated polystyrene (NPM-PSS) and the content of sulfonic groups was 17.18%. The Freundlich isotherm and pseudo second order kinetic models showed greater accuracy by the experimental data of adsorption of Pb (II) ions by NPM-PSS, whose adsorption capacity of nanoparticles ranged from 6.254 to 7.535 mg g−1.

Neste trabalho, diferentes materiais foram avaliados como adsorventes para íons chumbo (Pb2+) presentes em solução aquosa: nanopartículas magnéticas compostas por ferrita de manganês, membranas de diacetato de celulose produzidas por eletrofiação e compósitos desses materiais. Também foram testados esses mesmos materiais após tratamento térmico em atmosfera inerte. Os experimentos de adsorção foram realizados em diferentes valores de pH de solução para avaliar possíveis interferências na capacidade de adsorção dos adsorventes. Os materiais produzidos foram caracterizados por espectrometria de infravemelho com transformada de Fourier, análise termogravimétrica, difração de raios-X e espectroscopia de absorção atômica. Os testes realizados em pH 7,0 apresentaram melhores resultados de adsorção quando comparado aos valores de pH 3,0 e 5,0. Os melhores resultados de remoção de íons Pb2+ foram obtidos para as membranas de diacetato de celulose que passaram por tratamento térmico, com e sem nanopartículas magnéticas, porém, a presença das nanopartículas magnéticas é justificada pela facilidade de remoção do adsorvente do meio reacional. In this work, different materials were evaluated as adsorbent for lead ions (Pb2+) present in aqueous solution: magnetic nanoparticles composed by manganese ferrite, cellulose diacetate membranes produced by electrospinning and composites of these materials. These materials were also tested after thermal treatment in inert atmosphere. Adsorption essays were carried out in solutions presenting different pH values in order to evaluate eventual interference in the adsorption capacity of the adsorbents. The produced materials were characterized by Fourier transformed infrared spectrometry, thermogravimetric analysis, X-ray diffraction and atomic absorption spectrometry. Considering solution pH, the experiments carried out in pH 7.0 presented the best adsorption results when compared to those carried out in pH 3.0 and 5.0. The best results of Pb2+ removal were obtained for cellulose diacetate membranes that received thermal treatment, as well as the composite containing magnetic nanoparticles obtained by the same methodology. However, the presence of magnetic nanoparticles is justified due to the ease of removing the adsorbent from the system. Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico