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Tipo: Tese
Título: Parâmetros termodinâmicos da interação de ácido húmico com nanotubo de carbono de paredes múltiplas, argilas, óxidos e albumina soro bovina
Título(s) alternativo(s): Thermodynamic parameters of the interaction of humic acid with multi wall carbon nanotube, clays, oxides and bovine serum albumin
Autor(es): Santos, Igor José Boggione
Primeiro Orientador: Silva, Luis Henrique Mendes da
Primeiro coorientador: Silva, Maria do Carmo Hespanhol da
Segundo coorientador: Tronto, Jairo
Primeiro avaliador: Schnitzler, Mariane Cristina
Segundo avaliador: Ferreira, Sukarno Olavo
Abstract: Mudanças climáticas globais causadas pelo aumento da concentração de CO2 atmosférico tem estimulado uma melhor compreensão do ciclo global do C. Os solos representam um dos maiores compartimentos de carbono na Terra, contendo mais C que na biomassa vegetal e na atmosfera. Portanto, compreender a interação de uma das substâncias majoritárias da matéria orgânica do solo, o ácido húmico (HA), com diferentes superfícies e substâncias é extremamente importante, especialmente para países como o Brasil, onde a maioria das emissões de gases causadores do efeito estufa são provenientes de mudanças de uso do solo e atividades agropecuárias. O objetivo geral deste trabalho foi estudar os parâmetros termodinâmicos de interação entre HA e o nanotubo de carbono de paraedes múltiplas (do inglês MWCNT), argilas, óxidos e proteína albumina do soro bovino (BSA), visando contribuir para uma melhor compreensão dos fatores que levam à estabilização do carbono no solo. Para isso foram investigados a interação HA-MWCNT em diferentes pHs e em diferentes forças iônicas por meio da isoterma de adsorção e da técnica de calorimetria de titulação isotérmica, ITC, (Capítulo 1), a influência da Série de Hofmeister na interação HA-MWCNT via isotermas de adsorção e ITC (Capítulo 2), a interação entre HA e argilominerais em diferentes forças iônica via isotermas de adsorção e ITC (Capítulo 3) e a interação BSA-HA em diferentes pHs e forças iônicas via espectroscopia de fluorescência e ITC (Capítulo 4). A análise termodinâmica em todos os capítulos demonstrou que o processo de interação do HA com diferentes superfícies e substâncias é espontâneo (&#916;adsG° < 0). Do primeiro estudo (Capítulo 1) resultaram que o HA adsorve em MWCNT, principalmente, em pH mais ácido e que a força iônica, o tipo xv de sal e a origem do HA influenciam no processo de adsorção. O modelo que mais se ajustou às isotermas foi o de Langmuir. A análise termodinâmica demonstrou que a adsorção é entalpicamente favorável para todos os sistemas estudados. O segundo estudo (Capítulo 2) apresenta altos valores de &#915;, o que demonstra um grande potencial do MWCNT em adsorver HA. Além disso, verifica-se que a adsorção depende da natureza dos sais da Série de Hofmeister e que a adsorção não segue esta série. A análise termodinâmica mostra que o processo é entalpicamente favorável para a série aniônica de Hofmeister. O terceiro capítulo mostrou que o mecanismo de adsorção de HA em argilominerias depende da natureza da superfície, da concentração do polieletrólito e do pH. O modelo que melhor se ajustou aos sistemas estudados foi o de Langmuir, com exceção da montmorinolita em pH 4,0 e 6,0. O processo de adsorção será entálpica e/ou entropicamente favorável dependendo do sistema. No capítulo 4, os espectros de emissão demonstraram que há uma intensa interação BSA-HA. Houve um efeito da força iônica do sal KCl na interação BSA-HA nos sistemas estudados. A entropia foi positiva para os sistemas em tampão 3,6 e 4,8 na presença de 50 mM de KCl, sendo que no primeiro a variação entálpica foi desfavorável. Nos demais sistemas estudados, não houve uma contribuição entrópica favorável ao processo de interação BSA-HA, sendo, portanto, o processo dirigido pela entalpia.
Climate changes caused by increased atmospheric concentration of CO2 have stimulated a better understanding of the global carbon cycle. Soils represent one of the largest compartments of C on Earth, with higher C content than plant biomass and atmosphere. Therefore , understanding the interaction of one of the major compounds in soil organic matter , humic acid (HA) with different surfaces and substances is extremely important, especially for countries like Brazil , once the majority of its greenhouse gases emissions come from agriculture. The aim of this work was to study the thermodynamic parameters of interaction between HA and multi wall carbon nanotube (MWCNT), clays, oxides and bovine serum albumin (BSA), to contribute to a better understanding of the factors that lead to stabilization of carbon in the soil , even with agricultural activities. For this, we investigated MWCNT-HA interaction at different pHs and ionic strength through adsorption isotherm and the technique of isothermal titration calorimetry, ITC (Chapter 1); the influence of the Hofmeister series in interaction HA- MWCNT via adsorption isotherm and ITC (Chapter 2); the interaction between HA and clay minerals at different ionic strengths via adsorption isotherms and ITC (Chapter 3) and HA-BSA interaction at different pHs and ionic strengths via fluorescence spectroscopy and ITC (Chapter 4). The thermodynamic analysis in all chapters demonstrated that the interaction of HA with different surfaces and substances is spontaneous (&#916;adsG ° < 0). On the first study (Chapter 1) we provided that MWCNT HA adsorbed mainly in the more acidic pH. Ionic strength, salt type and origin of HA influence on the adsorption process. The model that best fitted was Langmuir isotherm. Thermodynamic analysis showed that the adsorption enthalpy is favorable for all systems studied. The second study (Chapter 2) shows high xvii values of &#915;, which shows great potential of MWCNT in to adsorb HA. Moreover, it appears that the adsorption depends on the nature of the salts of the Hofmeister series and that the adsorption does not follow this series. Thermodynamic analysis shows that the process is enthalpically favorable for anionic Hofmeister series. The third chapter shows that the adsorption mechanism of HA on clay minerals depends on the nature of surface, of polyelectrolyte concentration and pH. The model that best fitted the systems studied was the Langmuir, except for montmorinollite at pH 4.0 and 6.0. The adsorption process is enthalpy and / or entropically favorable depending on the system. In chapter 4, the emission spectra showed that there is an intense BSA-HA interaction. There was an effect of ionic strength of the salt KCl in BSA-HA interaction. Entropy was positive for buffer systems 3.6 and 4.8 in the presence of 50 mM KCl, while in the first to enthalpy variation was unfavorable. The other systems, there was not a favorable entropic contribution for BSA-HA interaction, therefore, the process being driven by enthalpy.
Palavras-chave: Ácido húmico
Interação
Termodinâmica
Humic acid
Interaction
Thermodynamics
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA
Idioma: por
País: BR
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Sigla da Instituição: UFV
Departamento: Agroquímica analítica; Agroquímica inorgânica e Físico-química; Agroquímica orgânica
Programa: Doutorado em Agroquímica
Citação: SANTOS, Igor José Boggione. Thermodynamic parameters of the interaction of humic acid with multi wall carbon nanotube, clays, oxides and bovine serum albumin. 2013. 163 f. Tese (Doutorado em Agroquímica analítica; Agroquímica inorgânica e Físico-química; Agroquímica orgânica) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2013.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://locus.ufv.br/handle/123456789/227
Data do documento: 17-Dez-2013
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