Líquidos iônicos: síntese, propriedades e aplicações na descontaminação de águas, e na dissolução e derivatização de celulose (2025)
- Authors:
- Autor USP: KEPPELER, NICOLAS - IQ
- Unidade: IQ
- DOI: 10.11606/T.46.2025.tde-13062025-115828
- Subjects: FÍSICO-QUÍMICA ORGÂNICA; LÍQUIDOS IÔNICOS; CELULOSE; SOLUÇÕES AQUOSAS
- Keywords: Cellulose Chemistry; Coacervação de Surfactantes; Descontaminação de águas; Ionic Liquids; Líquidos Iônicos; Molecular Dynamics Simulation; Química de Celulose; Simulação de Dinâmica Molecular; Surfactant Coacervation; Water Decontamination
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Esta tese tem como objetivo estudar o uso de líquidos iônicos (LIs) em diferentes aplicações explorando uma de suas características únicas, a versatilidade estrutural. Para esse fim, foi adotada uma estratégia de quatro partes: (1) definir a aplicação desejada, (2) identificar os LIs adequados, (3) sintetizar os LIs e determinar as suas propriedades físicoquímicas relevantes, e (4) avaliar o desempenho dos LIs na aplicação pretendida. A descontaminação de águas poluídas por íons de metais pesados e a dissolução e derivatização de celulose foram as duas aplicações definidas para a tese. Para uso no processo de descontaminação, foram sintetizados uma série de líquidos iônicos tensoativos (LITs) com intuito de remover íons de cobalto, níquel e cobre de soluções aquosas por separação de fase, utilizando processo de coacervação. As propriedades físico-químicas das soluções aquosas desses tensoativos foram analisadas por meio de condutividade, calorimetria de titulação isotérmica, tensão superficial e fluorescência. Os coacervados foram formados pela adição de ácido etilenodiamino tetra-acético e hexafluoroisopropanol à solução aquosa de LIT e íons de metal pesado. Nesse processo, os íons metálicos se concentram na fase inferior, de menor volume, facilitando sua remoção. A eficácia do método foi demonstrada pela remoção de até 80% dos íons de metal pesado, que se concentrava em um volume de apenas 2% do valor inicial.Na aplicação relacionada à química da celulose, os LIs cloreto e acetato de 1-butil-3- metilimidazólio foram empregados para avaliar a basicidade do ânion na dissolução de celulose microcristalina (MCC), além de diferentes condições de temperaturas, solventes moleculares (SM) e frações molares entre LI/SM. Posteriormente, LIs à base de aminoácidos foram sintetizados e utilizados para a dissolução de MCC com o objetivo de estudar a influência da estrutura desses LIs no processo de dissolução de celulose. Utilizou-se nesta tese a combinação de métodos experimentais e teóricos, como a simulação por dinâmica molecular, alcançando sinergia entre as duas abordagens para explicar as etapas de dissolução da celulose. Os métodos experimentais empregados incluem a solubilidade máxima de MCC nas misturas binárias de LI/SM, além da caracterização físico-química dos solventes por sondas solvatocrômicas e índice de refração. A pesquisa revelou uma forte dependência da dissolução de celulose com a estrutura molecular dos ânions e que bons solventes para celulose são aqueles que formam fortes ligações de hidrogênio com os grupos hidroxila das unidades de anidroglicose, apresentando ânions que são fortes bases de Lewis e cátions com baixa acidez de Lewis.Após a dissolução da MCC, mostrou-se a possibilidade de regeneração simples do biopolímero em banho de água nas formas de fibra e filme. Também foram realizadas reações de acetilação da celulose com diferentes agentes acetilantes, mostrando uma associação entre a solubilidade máxima de MCC no solvente e a reatividade da celulose dissolvida. Em geral, esta tese demonstrou o enorme potencial dos LIs para solucionar problemas em áreas tão diversas como a descontaminação de águas residuais e a dissolução, regeneração e derivatização da celulose. A versatilidade destes compostos, aliada à sua pressão de vapor desprezível e estabilidade química e térmica, torna-os uma opção atraente para futuras pesquisas e desenvolvimentos na área de ciência dos materiais e química verde.
- Imprenta:
- Data da defesa: 21.02.2025
- Status:
- Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access)
- Versão do Documento:
- Versão publicada (Published version)
- Acessar versão aberta:
-
ABNT
KEPPELER, Nicolas. Líquidos iônicos: síntese, propriedades e aplicações na descontaminação de águas, e na dissolução e derivatização de celulose. 2025. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2025. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-13062025-115828/. Acesso em: 13 abr. 2026. -
APA
Keppeler, N. (2025). Líquidos iônicos: síntese, propriedades e aplicações na descontaminação de águas, e na dissolução e derivatização de celulose (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-13062025-115828/ -
NLM
Keppeler N. Líquidos iônicos: síntese, propriedades e aplicações na descontaminação de águas, e na dissolução e derivatização de celulose [Internet]. 2025 ;[citado 2026 abr. 13 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-13062025-115828/ -
Vancouver
Keppeler N. Líquidos iônicos: síntese, propriedades e aplicações na descontaminação de águas, e na dissolução e derivatização de celulose [Internet]. 2025 ;[citado 2026 abr. 13 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-13062025-115828/ - Sustainable Fuels for High School Students: Synthesis of Biodiesel from an Amazon Region Oil (Babassu)
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