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https://hdl.handle.net/1822/84708
Título: | Extração e caracterização química de biosílica de resíduos agroindustriais |
Autor(es): | Miranda, Ana Francisca Sousa |
Orientador(es): | Gomes, Filipa Oliveira Correia-Neves, M |
Palavras-chave: | Casca de arroz Sílica Hidrofobicidade Retardância à chama Antimicrobiano Rice husk Hydrophobicity Flame retardancy Antimicrobial |
Data: | 21-Dez-2022 |
Resumo(s): | A economia circular tem cada vez mais um papel relevante na sociedade, sendo um dos seus
principais objetivos o reaproveitamento de resíduos. Só em 2020 foram produzidas cerca de 151,2
milhões de toneladas de casca de arroz como resíduos agroindustriais da produção de arroz. A
combustão desta casca de arroz produz cinza, que consiste maioritariamente em sílica (> 90%) e algumas
impurezas (óxidos metálicos), sendo possível obter sílica com elevado grau de pureza através da
conjunção de tratamentos ácido/básico e combustão.
Inicialmente, a casca sofreu um tratamento físico, sendo de seguida adotados três métodos
diferentes para obtenção da sílica, o primeiro consistiu numa calcinação, o segundo numa extração ácida
seguida ou precedida de calcinação, e o terceiro numa calcinação seguida de extração básica (método
sol-gel). Posteriormente, uma funcionalização para conferir propriedades hidrofóbicas à sílica foi feita
com n-octadeciltrimetoxissilano (C18) e avaliada através da determinação do ângulo de contacto.
Também foi realizada uma funcionalização com recurso a ácido fítico (PA) e cloreto de dimetiloctadecil
(3-trimetoxissililpropil) amónio (QAS) a fim de adquirir propriedades retardantes à chama e
antimicrobianas, sendo estas avaliadas por teste de chama vertical, e por método de difusão de disco e
da concentração mínima inibitória (minimum inhibitory concentration (MIC)), respetivamente. As sílicas
funcionalizadas e não funcionalizadas foram caracterizadas por diferentes técnicas analíticas: FTIR-ATR,
SEM-EDS, DLS, TGA e UV-Vis-NIR.
Os resultados demonstraram que a extração ácida tem rendimentos na ordem dos 10%, a sílica
obtida tem um grau de pureza elevado (96 at% (em percentagem atómica)) e está associada a ângulos
de contacto de 107,5 ± 1,2°. Foi verificado efeito antimicrobiano com um MIC=20 mg/mL para as
bactérias E. coli, S. aureus e MRSA, e MIC > 20 mg/mL para as leveduras C. albicans e S. cerevisiae.
Quanto ao efeito retardante à chama, esta funcionalização alcançou uma progressão de chama média
de 6,0 ± 0,6 cm.
Algumas propriedades da sílica foram comparadas com uma sílica comercial e sílica sintetizada
por método Stöber, e ainda foi efetuado um estudo da origem da casca da arroz e tipologia, sem
diferenças significativas nas propriedades hidrofóbicas, retardantes à chama e antimicrobianas. Circular economy has a marked importance in today’s society, being waste valorization one of the most relevant goals to bet. Only in 2020, about 151.2 million tons of rice husk were produced worldwide as an agro-industrial waste of rice production. The combustion of this rice husk produces ash, which consists of mainly silica (> 90%) and some contaminants (other metallic oxides), being possible to obtain high purity silica through a conjunction of acid/alkali treatments and combustion. Initially, the rice husk went through a physical treatment. Then, three different methods were applied to obtain the silica, the first one being a calcination, the second one an acid extraction followed or preceded by calcination, and the third one a calcination followed by alkali extraction (sol-gel method). Then, a functionalization to confer hydrophobic properties to the silica was performed with n octadecyltrimethoxysilane (C18) and evaluated by the determination of the contact angle. A functionalization with phytic acid (PA) and dimethyloctadecyl[3-(trimethoxysilyl)propyl] ammonium chloride (QAS) was also performed in order to acquire flame retardant and antimicrobial properties, and evaluated by vertical flame test, and by disc diffusion method and minimum inhibitory concentration (MIC), respectively. Functionalized and non-functionalized silicas were chemical and physically characterized by different analytic techniques: FTIR-ATR, SEM-EDS, DLS, TGA and UV-Vis-NIR. The results showed that acid extraction provides good yields, the obtained silica has higher purity (96 at% (atomic percentage)) and is associated to contact angles of 107.5 ± 1.2°. Antimicrobial effect was found with a MIC=20 mg/mL for E. coli, S. aureus and MRSA bacteria, and MIC > 20 mg/mL C. albicans and S. cerevisiae yeasts. As for the flame retardancy effect, this functionalization reached the medium flame progression of 6.0 ± 0.6 cm. Silica properties were also compared to those of a commercial silica and silica chemically synthetized by Stöber method, and a study of rice origin and typology was performed without significative differences on hydrophobic, flame retardant and antimicrobial properties. |
Tipo: | Dissertação de mestrado |
Descrição: | Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química |
URI: | https://hdl.handle.net/1822/84708 |
Acesso: | Acesso restrito autor |
Aparece nas coleções: | BUM - Dissertações de Mestrado CDQuim - Dissertações de Mestrado |
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Ficheiro | Descrição | Tamanho | Formato | |
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