Desenvolvimento de compósitos à base de óxido de grafeno reduzido e quitosana e sua aplicação na remediação de poluentes presentes em "água produzida" por adsorção e processos oxidativos avançados

A “Água Produzida” (AP) é o maior fluxo de resíduos líquidos gerados na indústria do petróleo e gás, e representa um importante risco ambiental devido ao seu volume e complexa composição.Visando diminuir esses impactos ambientais e contribuir com o desenvolvimento de sínteses mais limpas de materiais, esta tese objetivou desenvolver novos materiais baseados em óxido de grafeno reduzido, quitosana e ferro, por meio de rotas verde (m-rGO@CS) e convencional (mCS@rGO). Esses materiais foram utilizados em duas tecnologias eficazes de remediação, adsorção e processos oxidativos avançados (POAs), para a remoção de fenol e dois hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs), antraceno (ANT) e fluoranteno (FLT). Inicialmente, os compósitos desenvolvidos em diferentes formulações, foram aplicados em ensaios adsortivos de afinidade com os três contaminantes. A partir desses testes, os sistemas (a) mCS@rGO para o fenol; (b) m-rGO@CS para o ANT; e (c) m-rGO@CS para o FLT foram estudados com maior profundidade. Ensaios de adsorção em batelada demonstraram que os perfis dos dados cinéticos de adsorção do fenol e dos HPAs foram bem descritos pelo modelo de pseudossegunda ordem. Os modelos fenomenológicos indicaram que a adsorção dos contaminantes ocorreu em múltiplas etapas. O modelo de Sips obteve o melhor ajuste aos dados de equilíbrio; e o estudo termodinâmico indicou que a adsorção dos três contaminantes é viável e espontânea, entretanto, enquanto os processos adsortivos do ANT e do FLT são exotérmicos, o do fenol é endotérmico. A performance do compósito desenvolvido na adsorção contínua foi avaliada para os sistemas (b) e (c). Alternativamente, o sistema (c) foi avaliado também em diferentes (POAs). Inicialmente, processos heterogêneos de Fenton-modificado, sono-Fenton-modificado e a combinação de adsorção com o processo de sono-Fenton-modificado foram avaliados. O sistema combinado obteve o melhor resultado, indicando o efeito sinérgico das tecnologias. Caracterizações indicam a estrutura do material não foi significativamente alterada após o processo, entretanto sua estabilidade mecânica reduziu drasticamente. É provável que a remoção do fenol tenha ocorrido em duas etapas: adsorção via ligações de hidrogênio e interações π–π; seguida de uma cadeia de reações oxidativas. O mCS@rGO foi então avaliado em processos heterogêneos de oxidação catalítica e a total remoção do contaminante foi alcançada em menos de 60 minutos. O catalisador manteve sua ótima capacidade catalítica , sugerindo sua aplicabilidade em processos de degradação. Testes de fitotoxicidade indicam que os subprodutos de degradação do fenol ainda possuem um importante grau de fitotoxicidade. Em suma, os estudos aqui apresentados indicam que o material desenvolvido tem potencial para ser usado em processos de remediação, sendo os processos de adsorção e de oxidação avançados promissores para remoção destes contaminantes. (2025-08-22)