Metal-organic frameworks : da produção de tecidos funcionais ao Ensino de Química

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dc.contributor.advisor-co1Moura, Paulo Rogério Garcez de
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.advisor-co2Co-orientador2
dc.contributor.advisor-co2IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.advisor-co2Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.advisor-co3Co-orientador3
dc.contributor.advisor-co3IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.advisor-co3Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.advisor-co4Co-orientador4
dc.contributor.advisor-co4IDID do co-orientador4
dc.contributor.advisor-co4LattesLattes do co-orientador4
dc.contributor.advisor1Luz, Priscilla Paiva
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.advisor2Orientador2
dc.contributor.advisor2IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.advisor2Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.authorAlmeida, Caroline Batistin da Cruz
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.referee1Alves Junior, Severino
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.referee2Pimenta, Patrícia Figueiredo Santos
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.referee3Tavares, Mari Inez
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.referee4Dalmaschio, Cleocir José
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.referee55º membro da banca
dc.contributor.referee5IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.referee66º membro da banca
dc.contributor.referee6IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee6Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.referee77º membro da banca
dc.contributor.referee7IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee7Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.date.accessioned2024-10-25T19:17:47Z
dc.date.available2024-10-25T19:17:47Z
dc.date.issued2024-08-30
dc.description.abstractGlyphosate (GLY) is an organophosphate pesticide widely used in agriculture as a non selective, broad-spectrum herbicide. It is the most widely sold pesticide in Brazil and worldwide and is considered potentially carcinogenic to humans according to the World Health Organization. Porous materials have been tested for the adsorption of this compound in aqueous media, with zirconium-based MOFs (ZrMOFs) being the materials with the best reported performance. This research evaluated the adsorption performance of GLY by ZrMOFs not yet investigated and produced cellulose composites functionalized with MOFs for the same application. The MOFs MOF-808, UiO-66 and UiO-66(NH2) were synthesized and characterized by XRD, TGA, DTA, N2 adsorption, DLS and pcz. Adsorption tests were performed in batch mode and PPO, PSO and Weber-Moris kinetic models were applied to the results. The adsorption equilibrium was investigated by the Langmuir and Freundlich models. MOF-808 synthesized in water reached the maximum GLY adsorption capacity of 277.0 mg g-1 and MOF-808 synthesized in DMF obtained 273.2 mg g-1, however, with better kinetic performance removing approximately 70% of GLY in solution in 10 minutes of contact and 99.5% in 5h. The PSO model best fitted the kinetic results indicating great availability of active sites for adsorption in the materials and the chemical nature of GLY adsorption in the material. The Langmuir model confirms this character indicating monolayer adsorption and the same interaction energy in the active sites. Cellulosic fibers functionalized with MOF-808 via in situ and ex situ methods were successfully obtained and showed good GLY adsorption performance, removing 99% of GLY in 3 hours of contact with a 0.1 mM solution of the herbicide. These fibers have potential applications for filters and personal protective clothing. Based on the theoretical framework involving the results obtained, a teaching plan on “MOFs for water decontamination” was developed, aimed at teaching Chemistry at the high school level. Problem-based experimental activities were applied to develop skills for the New High School Training Itinerary through the theme. It was observed that skills in the areas of scientific investigation, creative processes and sociocultural mediation were developed throughout the activities, and the theme proved to be an important strategy for teaching various objects of knowledge in the Chemistry curriculum, such as bonding theories, mixture separation techniques, acid-base theories, formulas, properties and reactions of organic compounds
dc.description.resumoO glifosato (GLY) é um agrotóxico organofosforado amplamente utilizado na agricultura como herbicida não seletivo e de amplo espectro. É o pesticida mais comercializado no Brasil e no mundo, sendo considerado potencialmente carcinogênico para humanos segundo a Organização Mundial de Saúde. Materiais porosos vem sendo testados para a adsorção deste composto em meio aquoso, sendo as MOFs a base de zircônio (ZrMOFs) os materiais com o melhor desempenho relatado. Esta pesquisa avaliou o desempenho de adsorção de GLY por ZrMOFs ainda não investigadas e produziu compósitos de celulose funcionalizadas com MOFs para a mesma aplicação. Foram sintetizadas as MOFs MOF-808, UiO-66 e UiO-66(NH2) e caracterizadas por DRX, TGA, DTA, adsorção de N2, DLS e potencial de carga zero. Testes de adsorção foram realizados em batelada e modelos cinéticos de PPO, PSO e Weber-Moris foram aplicados aos resultados. O equilíbrio de adsorção foi investigado pelos modelos de Langmuir e Freundlich. A MOF-808 sintetizada em água alcançou a capacidade máxima de adsorção de GLY de 277,0 mg g-1 e a MOF-808 sintetizada em DMF obteve 273,2 mg g-1 , porém, com melhor desempenho cinético removendo aproximadamente 70% de GLY em solução em 10 minutos de contato e 99,5% em 5h. O modelo de PSO se ajustou melhor aos resultados cinéticos indicando grande disponibilidade de sítios ativos para adsorção nos materiais e a natureza química da adsorção de GLY no material. O modelo de Langmuir confirma este caráter indicando adsorção em monocamada e mesma energia de interação nos sítios ativos. Fibras celulósicas funcionalizadas com a MOF-808 via in situ e ex situ foram obtidas com sucesso e apresentam bom desempenho de adsorção de GLY, removendo 99% de GLY em 3 horas de contato com solução 0,1 mM do herbicida. Estas fibras possuem potencial aplicação para filtros e roupas de proteção individual. Com base no arcabouço teórico que envolve os resultados obtidos, foi desenvolvido um plano de ensino sobre “MOFs para descontaminação de água” voltado ao Ensino de Química em nível médio. Atividades experimentais problematizadas foram aplicadas para o desenvolvimento de habilidades do Itinerário Formativo do Novo Ensino Médio por meio da temática. Observou-se que habilidades dos eixos de investigação cientifica, processos criativos e mediação sociocultural foram desenvolvidos ao longo das atividades, assim como o tema se mostrou uma importante estratégia para o ensino de diversos objetos do conhecimento do currículo de Química, como teorias de ligação, técnicas de separação de misturas, teorias ácido-base, fórmulas, propriedades e reações de compostos orgânicos
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/18062
dc.languagepor
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Química
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química
dc.rightsopen access
dc.subjectGlifosato
dc.subjectMOF-808
dc.subjectZrMOF
dc.subjectCelloMOF
dc.subjectAtividade experimental problematizada
dc.subject.cnpqQuímica
dc.titleMetal-organic frameworks : da produção de tecidos funcionais ao Ensino de Química
dc.title.alternativeMetal-organic frameworks : from the production of functional fibers to the Chemical Education
dc.typedoctoralThesis
foaf.mboxcarolbatistin_@hotmail.com
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