Recuperação de prata metálica de pilhas do tipo botão para a preparação de híbridos de quitosana com propriedades bactericidas - Sartori, Paula (My University, 2020)
The recovery of metals is an extremely important issue that has attracted the attention of several researchers, both for the environmental and economic concerns. Some metals, such as silver or its derivatives, can be incorporated into biopolymers and used to treat industrial wastewaters. In view of these facts, this work aimed to recover metallic silver from discarded Ag-Zn button cells and use it in the preparation of silver nitrate (AgNO3) for later incorporation into a chitosan matrix, aiming the production of hybrid materials with bactericidal properties. At the end of these two processes (recovery and synthesis), metallic silver and AgNO3 were analyzed by several techniques, including energy dispersive X-ray fluorescence (EDX), scanning electron microscopy with field emission gun (SEM/FEG), energy dispersion spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD), which evidenced a high degree of purity for both materials (99.3% for metallic silver and 99.4% for silver nitrate), and a dendritic morphology and a face-centered cubic crystalline system for silver and a plaque-shaped morphology and orthorhombic crystalline system for AgNO3. Subsequently, silver nanoparticles (AgNPs) were synthesized with different concentrations of AgNO3 and pH ranges, using sodium borohydride and sodium citrate as a reducer and stabilizer, respectively. The obtained AgNPs were then evaluated by molecular absorption spectroscopy in the ultraviolet and visible region and in terms of inhibition of bacterial growth, using Escherichia coli and Enterococcus faecalis bacteria. The AgNPs solution that showed the best bacterial growth inhibition was used to produce chitosan pellets, which were then employed in the disinfection of an industrial wastewater. This wastewater was evaluated in relation to the Escherichia coli bacterium and the amount of silver leached. Finally, the bactericidal activity of the chitosan pellets with AgNPs was investigated. In general, the results obtained in the second stage of this work evidenced that AgNPs synthesized at pH 10.0 and with a higher concentration of AgNO3 presented greater inhibition in relation to bacterial growth. Moreover, chitosan pellets containing AgNPs proved to be effective in disinfecting industrial wastewater, destroying the Escherichia coli bacterium after 1 h of treatment. Finally, considering the ease of application, low environmental impact, reduced costs and satisfactory inhibitory action, it can be concluded that the hybrids developed in this work have great potential to be used as auxiliaries in the tertiary treatment of industrial wastewaters.
A recuperação de metais é um tema de extrema importância e que tem atraído a atenção de diversos pesquisadores, tanto pela questão ambiental quanto econômica. Alguns metais, como a prata ou seus derivados, podem ser incorporados em biopolímeros e utilizados na desinfecção de efluentes industriais. Neste contexto, esse trabalho teve por objetivo recuperar prata metálica de pilhas de Ag-Zn do tipo botão descartadas e utilizá-la na preparação de nitrato de prata (AgNO3) para posterior incorporação em uma matriz de quitosana, visando à produção de materiais híbridos com propriedades bactericidas. Ao término desses processos (recuperação e síntese), a prata metálica e o AgNO3 foram caracterizados por meios das técnicas de espectrometria de fluorescência de raios X por energia dispersiva (EDX), microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV/FEG), espectrometria por dispersão de energia (EDS) e difração de raios X (DRX), que evidenciaram um alto grau de pureza para ambos materiais (99,3% para a prata metálica e 99,4% para o AgNO3), além de um morfologia dendrítica e uma estrutura cúbica de face centrada para a prata, e uma morfologia em formato semelhante a placas e estrutura ortorrômbica para o AgNO3. Posteriormente, nanopartículas de prata (AgNPs) foram sintetizadas com diferentes concentrações de AgNO3 e faixas de pH, utilizando-se boroidreto de sódio e citrato de sódio como redutor e estabilizante, respectivamente. As AgNPs obtidas foram, então, avaliadas por espectroscopia de absorção molecular na região do ultravioleta e visível e em função da inibição do crescimento bacteriano, utilizando as bactérias Escherichia coli e Enterococcus faecalis. A solução de AgNPs que apresentou o melhor resultado de inibição de crescimento bacteriano foi então utilizada para produzir pellets de quitosana, que foram empregados posteriormente na desinfecção de um efluente industrial. Esse efluente foi avaliado em relação à bactéria Escherichia coli e à quantidade de prata lixiviada. Por fim, avaliou-se a atividade bactericida dos pellets de quitosana contendo AgNPs. Em geral, os resultados dessa segunda etapa do trabalho evidenciaram que as AgNPs sintetizadas em pH 10,0 e com maior concentração de AgNO3 apresentaram maior inibição em relação ao crescimento bacteriano. Além disso, os pellets de quitosana contendo AgNPs mostraram-se eficazes na desinfecção do efluente industrial, destruindo a bactéria Escherichia coli após 1 h de tratamento. Finalmente, considerando-se a facilidade de aplicação, o baixo impacto ambiental, os custos reduzidos e ação inibidora satisfatória, pode-se concluir que os híbridos desenvolvidos nesse trabalho apresentam um grande potencial para serem utilizados como auxiliares no tratamento terciário de efluentes industriais.
Keywords: Prata; Nanopartículas; Metais; Quitosana; Resíduos industriais - Purificação; Silver; Nanoparticles; Metals; Chitosan; Factory and trade waste - Purification