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3.1. Reagentes:
A quitosana utilizada foi cedida pela Empresa Roeper, da Alemanha, tendo sido devidamente caracterizada em estudos anteriores, pelo grupo de pesquisas do Laboratório de Síntese e Aplicações de Materiais (LSAM) [157]. O polímero apresenta em torno de 75% de grau de desacetilação, determinada por titulação condutimétrica [169]. A quantidade de nitrogênio da quitosana foi determinada pela metodologia de Kjeldhal.
A epicloridrina, o NaOH, o ácido acético, hidróxido de amônio, acetato de sódio são de procedência da Synth. O etanol, cloreto de amônio, glutaraldeído (50% em massa) e o diclorofenol-2,6-indofenol são oriundos da VETEC e o surfactante dodecilbenzenossulfonato de sódio é de procedência da Sigma.
3.1.1. Preparações das soluções tampão pH 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 e 10:
Para as preparações das soluções tampão pH 3, 4, e 5 utilizaram-se soluções de acetato de sódio 5,0 x 10-3mol/L e ácido acético 5,0 x 10-3mol/L e para preparar soluções tampão pH 6, 7, 8, 9 e 10 utilizaram-se soluções de hidróxido de amônio 0,1 mol/L e cloreto de amônio 0,1 mol/L.
3.1.2. Preparação das esferas de quitosana:
Para o preparo das esferas de quitosana, 15,0 g de quitosana em pó foram completamente adicionadas em 500 mL de uma solução de ácido acético 0,8% (v/v) e
51 deixadas sob constante agitação, durante 24 h. O gel viscoso formado foi gotejado em uma solução que continha 50,0 g de NaOH e em 100,0 mL de etanol a 95% sob agitação magnética constante, utilizando-se uma bureta de 50 mL. As esferas de quitosana formadas, foram filtradas e lavadas com água bidestilada até atingir o valor de pH 6,0. Posteriormente, as esferas foram secas em estufa por 2 horas a 60oC.
3.1.3. Reação de reticulação das esferas de quitosana com epicloridrina:
Cerca de 15,0 g de esferas de quitosana foram adicionados a uma solução aquosa, contendo 100 mL de água bidestilada. Em seguida, adicionou-se uma solução de NaOH 0,01 mol/L, até a solução apresentar pH 10. Foram adicionados 5,7 mL de epicloridrina e o sistema foi mantido sob agitação constante agitação, e o sistema foi mantido a 50oC, durante 2 h. As esferas reticuladas com epicloridrina (Quit-EP) foram filtradas, lavadas com água bidestilada e secas em estufa a 60ºC.
3.1.4. Escamas de peixe:
Aproximadamente 500 g de escamas foram adquiridas de um entreposto de venda em um mercado (Mercado Albano Franco), localizado na cidade de Aracaju-SE, em fevereiro de 2011. As escamas provenientes do peixe corvina (Micropogonias Furnieri) foram lavadas exaustivamente com água destilada e, em seguida, secas ao sol durante 48 horas.
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3.2. Caracterização das esferas:
3.2.1. Espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIR):
Os espectros de infravermelho foram obtidos na faixa de 400 – 4000 cm-1 em um aparelho de FTIR da Bomem Instruments utilizando-se a técnica de reflectância difusa.
3.2.2. Difratometria de Raios-X:
Os difratogramas de raios-X das esferas foram obtidos em um difratômetro da marca Rigaku, operado no modo de varredura contínua, com radiação Cu-κα (1,5418 Å) e filtro de níquel, com voltagem de 40 kV e corrente de 40 mA. A velocidade de varredura utilizada foi de 0,2º/min, entre 2θ= 10º a 60º.
3.3. Determinação da curva de calibração da solução de SDBS:
Para quantificação do SDBS uma alíquota da solução do SDBS em estoque foi colocada em um balão de 50 mL, completando-o com solução tampão pH 4,0. Em seguida, foram lidas as absorbâncias das soluções no comprimento de onda de máxima absorção do SDBS em 220 nm, utilizando um espectrofotômetro de feixe simples, modelo 700 PLUS, da marca Femto. Foi construído um gráfico da absorbância versus concentração, segundo a lei de Beer, nas faixas de concentrações compreendidas entre 2,0 x 10-5 – 8,0 x 10-5 mol/L [170].
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3.4. Estudos cinéticos de sorção do surfactante aniônico SDBS nas esferas Quit-Ep
Colocaram-se 100 mg das esferas Quit-EP na presença de 50 mL de soluções de surfactante SDBS, nas concentrações iniciais de 2,0 x 10-5, 2,2 x 10-4, 2,5 x 10-3 mol/L em frascos de vidro âmbar de 100 mL. Os frascos foram agitados em vários tempos de contatos nas temperaturas de 25, 35, 45 e 55oC, controladas em banho termostatizado, em experimentos separados. A quantidade de surfactante no sobrenadante foi analisada através dos ε obtidos nas curvas de calibração em 220 nm. Todo estudo cinético foi feito em triplicata.
3.5. Estudos de equilíbrio do surfactante aniônico SDBS nas esferas Quit-EP:
Para construir as isotermas de equilíbrios foram preparadas soluções do SDBS em tampão pH 4,0, com concentrações iniciais de 2,00 x 10-5 a 2,5 x 10-3 mol/L. Em seguida, 50 mL de uma dada solução foram adicionados em frasco de vidro âmbar com capacidade 60 mL, sendo o mesmo termostatizado em um banho do tipo Dbnoff (modelo TE-053) nas temperaturas de 25, 35, 45 e 550C. Posteriormente, 100 mg das esferas de Quit-EP foram adicionadas aos frascos. Os frascos foram agitados no banho durante o tempo de equilíbrio para cada concentração, determinado antes nos estudos cinéticos de sorção do SDBS. Assim, retirou-se uma alíquota da solução sobrenadante e determinou-se a concentração espectrofotometricamente. Todo o estudo foi realizado em triplicata.
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3.6. Reações de modificações das escamas com glutaraldeído (GA) e gel de quitosana:
Aproximadamente 20 g das escamas foram adicionadas a uma solução aquosa de
glutaraldeído 0,2% (m/v) e deixadas sob agitação magnética durante 3 horas. Em seguida, as escamas foram lavadas com água bidestilada para retirada do excesso de GA, em seguida foram imersas em etanol 99% durante 30 minutos e, finalmente, secas a 500C em uma estufa, durante 40 minutos, obtendo-se assim o material 1 (ESC-GA). O material 1 foi adicionado ao gel de quitosana preparado sob agitação mecânica durante 3 horas. Após este tempo de contato, o material ESC-GA foi lavado com água bidestilada, gerando o material 2 (ESC-GA-QUIT). O material ESC-GA-QUIT foi submetido a uma nova reação com GA, como descrito no início desse procedimento, obtendo-se o material 3 (ESC-GA-QUIT-GA). O material ESC-GA-QUIT-GA foi imerso no gel de quitosana e mantido sob agitação constante, obtendo-se o material 4 (ESC-GA-QUIT-GA-QUIT). O material 4 reagiu com uma solução de GA, formando o
material 5 (ESC-GA-QUIT-GA-QUIT-GA). Por fim, o material 5 reagiu com o gel de
quitosana, sintetizando o material 6 (ESC-GA-QUIT-GA-QUIT-GA-QUIT). O material 6 (ESC-QUIT) foi lavado com água bidestilada, imerso em etanol 99%, durante 30 minutos e seco a 500C numa estufa, durante 40 minutos.
3.7. Caracterização das escamas:
3.7.1. Espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIR):
Os espectros de infravermelho foram feitos em um aparelho de FTIR da Bomem Instruments. Os espectros foram obtidos entre 400 – 4000 cm-1, utilizando-se a técnica de reflectância difusa.
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3.7.2. Difratometria de Raios-X:
Os difratogramas de raios-X das escamas foram obtidos em um difratômetro da marca Rigaku, operado no modo de varredura contínua, com radiação Cu-κα (1,5418 Å) e filtro de níquel, com voltagem de 40 kV e corrente de 40 mA. A velocidade de varredura utilizada foi de 0,2º/min, entre 2θ= 10º a 60º.
3.7.3. Espectroscopia Raman:
Utilizou-se um espectrofotômetro dispersivo RAMAN modelo SENTERRA, da Bruker Instruments. As escamas foram colocadas em lâminas retangulares de vidro de 2,0 x 5,0 cm e introduzidas no porta-amostra do aparelho. Utilizou-se um microscópio interno ao aparelho da Olympus (aumento de até 50x), para direcionar o feixe de laser para o local específico da amostra que se desejava analisar. Os espectros RAMAN foram obtidos em tempos de integração de 4 segundos.O laser utilizado foi de 50 Mw, de comprimento de onda de 785 nm. A análise dos espectros foi feita utilizando-se o software OPUS 6,5, acoplado ao espectrofotômetro.
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3.7.4. Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV):
Inicialmente, as escamas foram metalizadas com Au em um metalizador da marca Denton Vacuum, que depositou ouro nas amostras, a vácuo, durante 5 minutos. Em seguida, as micrografias foram obtidas em um microscópio eletrônico de varredura da JCM 5700, com uma aceleração de feixe de elétrons de 10 kV, acoplado a um sistema de análise espectroscópica de energia dispersiva (EDS).
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3.7.5. Termogravimetria (TG/DTG):
As análises termogravimétricas foram realizadas em um equipamento TGA-50 da Shimadzu. Aproximadamente 4 mg das escamas foram colocadas nesse equipamento, aquecidas a 10oC/min sob atmosfera de nitrogênio, com fluxo de gás de 40 mL/min, entre 30- 900oC.
3.7.6. Espectroscopia de reflectância na região do UV-Vis:
As análises foram realizadas em um espectrofotômetro de Absorção no UV – VIS, da Ocean Optics, modelo HR2000. O espectrofotômetro foi equipado com uma fibra óptica e uma esfera integradora. As amostras foram submetidas à análise sem tratamento prévio. Os espectros dos materiais foram obtidos na região entre 400 - 700 nm.
3.7.7. Determinação do pH do ponto de carga zero das escamas (pHPCZ):
Adicionaram-se 50 ml de solução de NaCl 0,01 mol/L em frascos de vidro âmbar. Posteriormente, utilizaram-se soluções de HCl ou NaOH 0,01 mol/L para ajustar valores de pH de cada solução, para 4, 5, 6, 7 ,8 e 9. Em seguida, adicionaram-se 100 mg das escamas ESC-QUIT em cada frasco. Os frascos foram agitados durante 24 horas. Em seguida, verificaram-se os valores do pH de cada solução, utilizando-se um pH-metro digital Digimed . O valor do pHPCZ é obtido quando a diferença (pH inicial –
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3.8. Determinação da curva de calibração da solução de DCFI:
Para quantificação do DCFI uma alíquota da solução do DCFI em estoque foi
colocada em um balão de 50 mL, completando-o com solução tampão pH 3,0. Em seguida, foram lidas as absorbâncias das soluções no comprimento de onda de máxima absorção do DCFI em 515 nm, utilizando um espectrofotômetro de feixe simples, modelo 700 PLUS, da marca Femto. Foi construído um gráfico da absorbância versus concentração, segundo a lei de Beer, nas faixas de concentrações compreendidas entre 6,13 x 10-5 – 1,38 x 10-4 mol/L [170].
3.9. Influência do pH na interação do DCFI com o material ESC-QUIT:
Foram realizados testes sobre a influência do pH na interação do DCFI com o material ESC-QUT. Os testes foram efetuados com valores de pH entre 3-10. Assim, 50 mL de DCFI foram adicionados em frascos de vidro âmbar e colocados em contato com 100 mg das escamas ESC-QUIT, em agitação, durante 24 h. Em seguida, utilizando um espectrofotômetro de feixe único, modelo 700 PLUS, da marca Femto, foram encontradas as absorbâncias referentes às concentrações de equilíbrio de cada solução. Os experimentos foram realizados em triplicata. Por fim, construiu-se um gráfico de absorbância versus retenção do DCFI nas escamas ESC-QUIT, para encontrar em qual valor de tampão a retenção do DCFI nas ESC-QUIT foi maior.
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3.10. Estudos cinéticos de sorção do DCFI
Adicionaram-se 100 mg das escamas reticuladas (ESC-QUIT) em frascos de vidro âmbar contendo 50 mL de soluções de DCFI, nas concentrações iniciais de 5,04 x 10-5, 5,66 x 10-5, 7,52x 10-5, 8,37x 10-5, 9,65 x 10-5, 1,32 x 10-4 mol/L, em experimentos individuais. Os frascos foram agitados nos tempos de contatos entre 5 a 180 min, nas temperaturas de 25, 35, 45 e 55oC, controladas por um banho termostatizado. Após um dado tempo de contato, retirou-se uma alíquota da solução de DCFI e determinou-se a concentração final em solução utilizando a curva analítica do DCFI, conforme descrita no item anterior [159]. Os experimentos foram realizados em triplicata.
3.11. Equilíbrio químico de sorção do DCFI com o material ESC-QUIT:
Para construir as isotermas de equilíbrios foram preparadas soluções do DCFI em tampão pH 3,0, com concentrações iniciais de 5,00 x 10-5 a 1,50 x 10-4 mol/L. Em seguida, 50 mL de uma dada solução foram adicionadas em frasco de vidro âmbar com capacidade de 60 mL, sendo o mesmo termostatizado em um banho do tipo Dbnoff (modelo TE-053) nas temperaturas de 25, 35, 45 e 550C. Posteriormente, 100 mg das escamas ESC-QUIT foram adicionadas nos frascos de vidro âmbar. Os frascos foram agitados no banho durante o tempo de equilíbrio encontrado para cada concentração, determinado antes nos estudos cinéticos de sorção do DCFI. Assim, retirou-se uma alíquota da solução do frasco e a concentração de equilíbrio foi determinada espectrofotometricamente. Todo o estudo foi realizado em triplicata.
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3.12. Estudos de dessorção:
Primeiramente, a sorção do DCFI no material ESC-QUIT foi realizada na melhor condição observada pelos estudos cinéticos e de equilíbrio de sorção. Assim, 100 mg do material ESC-QUIT foram adicionados em 50 mL de solução 1,32 x 10-4 mol/L a 50oC, em frascos de vidros âmbar, durante 180 min. Após este tempo de contato, as escamas foram lavadas com água bidestilada e secas em estufa durante 40 min. Em seguida, em experimentos separados, as escamas foram colocadas em contato com 100 mL de solução de água, tampão pH 8,0, tampão pH 3,0, NaOH 0,1 mol/L, metanol 80% e tampão pH 9,0. De 15 em 15 minutos, alíquotas foram retiradas e as concentrações do DCFI pré-determinadas utilizando-se o ε obtidos da curva de calibração do DCFI, obtida anteriormente.
3.13. Estudo de interação do DCFI com o material ESC-QUIT utilizando-se calorimetria isotérmica contínua em solução:
Os experimentos calorimétricos foram realizados a 30oC utilizando-se um calorímetro do tipo Tian-Calvet, modelo C-80 da SETARAM. Na parte inferior da célula calorimétrica, adicionaram-se 100 mg do material ESC-QUIT e 1 mL do solvente escolhido para esse estudo solução tampão pH 3,0 (ácido acético/acetato de sódio). Na parte superior do vaso, adicionou-se 2 mL de solução do diclorofenol-2,6-indofenol, em uma dada concentração determinada previamente. As partes inferior e superior da célula calorimétrica, foram separadas por uma membrana circular de Teflon®. Aguardou-se a estabilização térmica do calorímetro, até a formação de uma linha de base estável do tipo potência (mW) versus tempo (min). Após estabilização, a membrana foi perfurada
60 com o auxilio de uma haste metálica móvel. Após a perfuração, iniciou-se o processo de interação DCFI com ESC-QUIT. Os dados calorimétricos foram coletados em um computador acoplado ao calorímetro. O experimento foi interrompido quando notou-se que a linha de base mostrava-se novamente estável. Todo o procedimento foi realizado em duplicata. As concentrações iniciais de DCFI foram de 9,30 x 10-6, 9,57 x 10-5 e 1,40 x 10-4 mol/L. A concentração final de DCFI presente na célula calorimétrica foi determinada espectrofotometricamente.
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