Avaliação do potencial de microesferas magnéticas/termoresponsivas à base de quitosana decoradas com poli (N-Isopropilacrilamida) no tratamento de águas oleosas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Microesferas inteligentes capazes de responder a campos magnéticos e mudanças de temperatura foram preparadas encapsulando nanopartículas magnéticas em microesferas de quitosana reticuladas, seguidas pela formação de escovas de poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAM) em suas superfícies (MMQ-PNIPAM). As microesferas sintetizadas foram caracterizadas por espectroscopia de absorção na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), magnetometria de amostra vibrante (VSM), termogravimetria (TG) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). Enquanto a maioria dos estudos objetivou a reação de copolimerização por enxertia entre quitosana e NIPAM para obter uma partícula solúvel, a principal contribuição deste estudo foi melhorar a lipofilicidade de microesferas magnéticas de quitosana reticulada com escovas de PNIPAM, para ser usada no tratamento de água oleosa como adsorvente sólido. Além disso, aplicou-se a MMQ-PNIPAM de forma associada ao homopolímero PNIPAM em um processo de remoção de óleo. Comumente, a composição da água oleosa de um poço de petróleo é caracterizada por alta salinidade e alto teor de óleo. Logo, investigou-se neste trabalho o comportamento termoresponsivo da PNIPAM na presença de sais (NaCl e CaCl2), bem como a eficiência de remoção de óleo devido ao efeito de agrupamento de partículas MMQPNIPAM acima da temperatura de agregação da PNIPAM. O comportamento termoresponsivo das MMQ-PNIPAM foi confirmado pela transição de fase acentuada nas curvas de DSC. A investigação inicial da eficiência de remoção de óleo foi realizada com as microesferas sintetizadas atingindo valores superiores a 97% acima da temperatura de agregação. Por outro lado, os resultados mostraram que o tempo é um parâmetro importante para obter maior remoção de óleo, principalmente devido ao efeito de salinidade, e a presença de cadeias de homopolímeros PNIPAM pode conferir vantagens significativas em comparação ao desempenho de microesferas MMQ-PNIPAM individuais. Smart microspheres capable of responding to magnetic fields and temperature changes were prepared by encapsulating magnetic nanoparticles into cross-linked chitosan microspheres followed by poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) brushes formation on their surfaces (MCM-PNIPAM). The synthetized microspheres were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), transmission electron microscopy (TEM), vibrating sample magnetometry (VSM), thermogravimetry (TG) and differential scanning calorimetry (DSC). While most studies have focused on the graft copolymerization reaction between chitosan and NIPAM to get a soluble particle, the main finding of this study was to improve the lipophilicity of magnetic crosslinked chitosan microspheres with PNIPAM brushes, in order to be used in oily water treatment as a solid adsorbent. In addition, we applied MCMPNIPAM associated to PNIPAM homopolymer in oil removal process. Commonly, oily water composition from an oil well is characterized by high salinity and high oil content. Therefore, it was investigated in this paper the PNIPAM thermoresponsive behavior in presence of salts (NaCl and CaCl2), as well as the oil removal efficiency due to the MCM-PNIPAM particles clustering effect above the aggregation temperature of PNIPAM. The thermoresponsive behavior of MCM-PNIPAM was confirmed by the sharp transition phase on DSC curves. The initial investigation of oil removal efficiency was performed to the synthesized microspheres with values higher than 97% for MCM-PNIPAM above the PNIPAM aggregation temperature. On the other hand, the results showed that the time is an important parameter to obtain higher oil removal mainly due to the salinity effect, and the presence of PNIPAM homopolymer chains can give significant advantages compared to the performance of individual MCM-PNIPAM microspheres.