Aplicação do polímero de coordenação [Zn(BDC)(H2O)2]n como adsorvente para extração de HPAs em amostras aquosas

Abstract

Os polímeros de coordenação, também chamados de metal-organicframework (MOF), são uma nova categoria de materiais porosos que possuemestruturas cristalinas, podendo se estender em uma, duas ou três dimensões. AsMOFs são materiais híbridos orgânico-inorgânico cujas aplicabilidades vão dearmazenamento de gases a catálise. O grande número de ligantes orgânicosexistentes permite que os poros sejam moldados e seus tamanhos formatados. Oshidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) são formados por dois ou mais anéisaromáticos condensados linearmente, angularmente ou agrupadamente. Assimsendo, mais de 100 HPAs são reconhecidos pela IUPAC, entretanto somente 16possuem relevância para estudos por possuírem um alto potencial carcinogênico emutagênico. Entre os métodos tradicionais de extração dessas substâncias emmatrizes aquosas, destaca-se a extração em fase sólida (SPE), cuja gama deadsorventes comerciais é considerável. Neste trabalho o polímero de coordenação[Zn(BDC)(H2O)2] foi sintetizado com o procedimento já descrito na literatura ecaracterizado para a confirmação da fase. O material foi adicionado a colunas devidros para que sua potencialidade como adsorvente do tipo SPE pudesse seravaliada para os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos. As colunas forampreparadas com diferentes massas do polímero (100, 300, 500 e 800 mg) e osresultados apontaram uma melhor capacidade de adsorção para colunas com maiormassa (para 500 mg as recuperações dos HPAs de maiores massas molares foramem torno de 40,0% e para 800 mg as recuperações dos HPAs de maiores massasmolares foram em torno de 89,9%). Em todas as colunas avaliadas, foi observadauma clara tendência de maior adsorção dos HPAs de altas massas molares e estecomportamento foi relacionado tanto ao fato do polímero possuir uma parte lipofílica,cujas interações predominantes são as interações π-π quanto ao fato de os HPAsde maiores massas molares possuírem menores graus de liberdade nas “fendas”formadas na superfície do polímero. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The coordination polymers, also called metal-organic framework (MOF) are anew class of porous materials possessing crystalline structures and they may extendin one, two or three dimensions. The MOFs are hybrid organic-inorganic materialswith applicability ranging from gas storage to catalysis. The large number of organicligands allows the production of the pores design and also the dimensions of theirsize. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are composed of two ormore aromatic rings condensed in a linearly, angularly ways or in a group. In thisway, the IUPAC have acknowledged of more than 100 PAHs. However only 16 PAHshave been considered relevant for having carcinogenic and mutagenic potential.Solid phase extraction (SPE) is the most traditional method for PAHs extraction andfor this reason there is a vast quantity of commercial adsorbents. In this work, thecoordination polymer [Zn(BDC)(H2O)2]n was synthesized and characterized. Thematerial was added to columns made of glass so that its potential as a SPEadsorbent could be evaluated to the polycyclic aromatic hydrocarbons. The columnswere prepared with different masses of the polymer (100, 300, 500 and 800 mg) andthe results showed a better adsorption capacity for columns with larger mass (500mg recoveries ranged 40.00% for PAHS of higher molar masses for 800 mg therecoveries ranged 89.90% for PAHs of higher molar masses). In all tested columns, itwas observed a clear trend of higher adsorption of PAHs of high molecular masses,and this behavior was related to the polymer´s lipophilic component which thepredominant interactions are π-π interactions. Regarding the fact that PAHs with highmasses have less liberty in the shaped “clefts” in the polymer’s surface area.Keywords: PAHs. SPE. Metal-Organic Framework.