O conteúdo de alfa-celulose é dado pela perda de massa após o tratamento com solução de NaOH 17,5% à 20ºC. Ele é definido como (Browning, 1967 apud Ass et al., 2006b): % cel 100 cel m cel m α α =⎛⎜ ⎞⎟× ⎝ ⎠ (3.1)
3.3.2. Porcentagem de perda de massa devido à remoção de lignina e polioses
A porcentagem de perda de massa devido à remoção de lignina e polioses pelos tratamentos do bagaço de cana-de-açúcar com solução de NaOH 20% é definida como:
(%) bagi bagf 100 bagi m m ppm m ⎛ − ⎞ =⎜⎜ ⎟⎟× ⎝ ⎠ (3.2)
onde mbagi é massa inicial de bagaço de cana-de-açúcar antes dos tratamentos com NaOH e
mbagf é a massa final de bagaço de cana-de-açúcar depois dos tratamentos com NaOH.
3.3.3. Determinação do índice de cristalinidade (Ic)
As estruturas cristalinas das amostras C, CM, B, BM e BMM foram analisadas por difração de raios-X em um difratômetro da Shimadzu modelo XRP-6000 (laboratório de difração de raios-X, departamento de química, ICEB, UFOP). As amostras foram pulverizadas e colocadas em um porta amostra de alumínio (35 x 55 x 3 mm) e analisadas usando uma fonte de Ferro Magnésio-filtrada com radiação kα (λ=1,9374 Å) gerada a uma voltagem de 40 kV e uma corrente de 30 mA, e a velocidade de varredura usada de foi 2°/min. de 7° a 40°.
Os alomorfos cristalinos da celulose contida nas amostras foram determinados pela resolução das curvas de difração de raios-X. A determinação dos índices de cristalinidade das amostras foram feitas pelo método de Jayme e Knolle apud Oh et al., 2005. Os halos amorfos foram desenhados pelo programa MicrocalTM ORIGINTM para a determinação de ham
e hcr. O índice de cristalinidade para cada amostra foi calculado pela equação (3.3).
1 1 ( ) am am c cr tot am h h I h h h = − = − − (3.3)
onde, o espalhamento cristalino de reflexão 002 a 2θ de 28,4° para celulose I ou de reflexão 101 a 2θ de 25,0° para celulose II indica a altura cristalina, hcr, e a altura de reflexão amorfa a
2θ de 22,7° para celulose I ou 20,2° para celulose II indica a altura amorfa, ham,
respectivamente.
3.3.4. Espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR)
As amostras foram preparadas pela mistura de 1 mg do material com 100 mg de KBr de grau espectroscópico. Os espectros de FTIR foram gravados usando um espectrômetro Nicolet modelo Impacto 410 (laboratório de espectroscopia no infravermelho, departamento de química, ICEB, UFOP) com um detector de 4 cm-1 de resolução e 32 varreduras por amostra.
3.3.5. Análise Termogravimétrica (TGA)
As análises termogravimétricas das amostras foram feitas usando um equipamento Simultaneous DTA-TGA da TA Instruments modelo SDT 2960 (laboratório de análises térmicas, departamento de química, ICEB, UFOP). Amostras de 5 a 6 mg não secas previamente foram analisadas de 25 a 800ºC a uma taxa de aquecimento de 20ºC/min. sob atmosfera de nitrogênio (N2).
3.3.6. Análise Elementar de C, H e N (CHN)
As análises elementares de C, H e N foram feitas em um equipamento de CHN da Perkin Elmer Series II modelo 2400 (departamento de química, DEQUI, UFMG).
3.3.7. Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
A morfologia das amostras foi analisada em um equipamento de microscopia eletrônica de varredura e EDS modelo JEOL JSM5510 (laboratório de microscopia e microanálise, departamento de geologia, DEGEO-DEMIN, UFOP). As amostras foram metalizadas por vaporização a carbono (Evaporadora à vácuo, modelo JEE-4C da marca JEOL) a fim de tornar a superfície condutora. As análises foram feiras usando uma ddp de 20 kV para o filamento capilar de tungstênio.
3.3.8. Espectrometria de energia dispersiva de raios-X (EDX)
O mapeamento dos elementos na superfície do material adsorvedor foi feito utilizando-se um equipamento de microscopia eletrônica de varredura e EDS modelo JEOL JSM-5510 (análise química semi-quantitativa pontual, sistema de microanálise EDS da marca Thermo Electron modelo System Six, laboratório de microscopia e microanálise, departamento de geologia, DEGEO-DEMIN, UFOP). As amostras foram prensadas para tornar a superfície perfeitamente plana e metalizadas por vaporização a carbono (Evaporadora à vácuo, modelo JEE-4C da marca JEOL) a fim de tornar a superfície condutora. As análises foram feiras usando uma ddp de 20 kV para o filamento capilar de tungstênio.
3.3.9. Percentagem de ganho de massa (pgm)
A percentagem de ganho de massa (pgm) para os materiais obtidos foi calculada pelo método gravimétrico, determinando-se a massa do material seco antes e depois da modificação, de acordo com a equação (3.4).
(%) mf mi *100 mi m m pgm m − ⎛ ⎞ = ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ (3.4)
onde mmf é a massa final de material modificado e mmi é a massa inicial de material.
3.3.10. Grau de succinilação
O grau de succinilação dos materiais foi determinado medindo-se a quantidade de funções ácidas introduzidas. A concentração de funções ácido carboxílico (CCOOH) por grama
de material modificado foi determinada por retrotitulação. Uma quantidade de 0,1000 g de material foi tratada com 100,0 mL de uma solução aquosa de NaOH (0,01 mol/L) em um frasco erlenmeyer de 250 mL por 1 hora sob agitação constante. Logo após este tratamento o material foi separado por filtração simples e três alíquotas de 25,0 mL da solução foram tituladas com uma solução aquosa de HCl (0,01 mol/L) (Karnitz et al., 2007). A concentração das funções ácido carboxílico foi calculada de acordo com a equação (3.5).
( NaOH* NaOH) (4* HCl* HCl COOH mat C V C V C m ⎡ − ⎤ = ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ) (3.5)
onde CNaOH é a concentração da solução de NaOH (mmol/L), CHCl é a concentração da
solução de HCl (mmol/L), VNaOH é o volume de solução de NaOH (L), VHCl é o volume de
solução de HCl gasto na titulação do excesso de NaOH não reagido (L) e mmat é a massa de
material succinilado (g).
3.3.11. Grau de aminação
O grau de aminação dos materiais foi determinado medindo-se a quantidade de funções básicas introduzidas. A concentração de funções amina (CNH,NH2) por grama de
material modificado foi determinada por retrotitulação. Uma quantidade de 0,1000 g de material foi tratada com 100,0 mL de uma solução aquosa de HCl (0,01 mol/L) em um frasco erlenmeyer de 250 mL por 1 hora sob agitação constante. Logo após este tratamento o
material foi separado por filtração simples e três alíquotas de 25,0 mL da solução foram tituladas com uma solução aquosa de NaOH (0,01 mol/L) (Karnitz et al., 2007). A concentração das funções amina foi calculada de acordo com a equação (3.6).
2 , ( HCl* HCl) (4* NaOH* NaOH) NH NH mat C V C V C m ⎡ − ⎤ = ⎢ ⎥ ⎣ ⎦(3.6)
onde CHCl é a concentração da solução de HCl (mmol/L), CNaOH é a concentração da solução
de NaOH (mmol/L), VHCl é o volume de solução de HCl (L), VNaOH é o volume de solução de
NaOH gasto na titulação do excesso de HCl não reagido (L) e mmat é a massa de material
aminado (g).
3.4. Estudos da adsorção dos íons Pb (II), Cd (II) e Cu (II) pelos materiais contendo