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dc.contributor.authorSilva, Edilton Nunes da
dc.date.accessioned2024-09-02T14:19:20Z
dc.date.available2024-09-02T14:19:20Z
dc.date.issued2022-07-25
dc.identifier.citationSILVA, Edilton Nunes da. Desenvolvimento e avaliação de filtros de poliacrilonitrila incorporados com nanopartículas e surfactantes para aplicação biocida na filtração de ar. 2022. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/20452.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/20452
dc.description.abstractSuspended particulate matter in the air represents a significant health risk, potentially leading to severe respiratory diseases. Bioaerosols, including viruses, bacteria, and fungi, are also part of this particulate matter and can be inhaled, causing illnesses such as influenza, tuberculosis, and COVID-19. Electrospun filters are particularly effective for capturing these particulates due to their high surface area. Additionally, these filters can be enhanced by incorporating nanoparticles and surfactants into their fibers, which improves their filtration efficiency and imparts biocidal properties. This study focuses on developing a filtration medium using polyacrylonitrile (PAN) combined with compounds that provide biocidal characteristics and assessing how these compounds affect filtration performance. The compounds investigated include zinc oxide (ZnO) nanoparticles and surfactants like cetylpyridinium chloride (CPC), cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), and sodium dodecyl sulfate (SDS). Electrospinning was employed to produce nanofibers at the nanometer scale. In the initial phase, electrospinning parameters were optimized using only ZnO. Nanofibers made from PAN at varying concentrations (8%, 9%, and 10% w/w) were combined with ZnO nanoparticles at different levels (5%, 10%, and 15%). Scanning electron microscopy (SEM) was used to measure fiber diameters, and a 2³ factorial design was applied to determine the optimal conditions for PAN and ZnO concentrations and voltage to produce nanofibers with the smallest diameters, enhancing filtration efficiency. In the subsequent phase, the optimized conditions were used to produce nanofibers containing 15% ZnO nanoparticles and surfactants (CTAB, CPC, and SDS) at concentrations of 1.5%, 2%, and 2.5%. Characterization of the solutions was conducted for viscosity and conductivity, and the resulting filters were analyzed using SEM, FTIR, TGA, DSC, and contact angle measurements. The bactericidal and virucidal activities of the filters were also assessed. The findings revealed that the filtering media had nanofiber diameters ranging from 431 to 712 nm, with filtration efficiencies reaching up to 99.80% and a pressure drop of 170 Pa. Furthermore, filters containing surfactants showed bactericidal effects greater than 99% against Staphylococcus aureus and Escherichia coli, and virucidal effects exceeding 99% against SARS-CoV-2.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/*
dc.subjectEletrofiaçãopor
dc.subjectBactericidapor
dc.subjectVirucidapor
dc.subjectNanopartículaspor
dc.subjectFiltros de arpor
dc.subjectSurfactantepor
dc.subjectÓxido de zincopor
dc.titleDesenvolvimento e avaliação de filtros de poliacrilonitrila incorporados com nanopartículas e surfactantes para aplicação biocida na filtração de arpor
dc.title.alternativeDevelopment and evaluation of polyacrylonitrile filters incorporated with nanoparticles and surfactants for biocidal application in air filtrationeng
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Béttega, Vádila Giovana Guerra
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0752059622240208por
dc.description.resumoO material particulado suspenso no ar representa um risco significativo para a saúde humana, podendo causar diversas doenças respiratórias graves. Entre esses materiais, bioaerossóis, que incluem vírus, bactérias e fungos, também podem ser inalados e estão associados a doenças como influenza, tuberculose e COVID-19. Para a retenção eficaz desses materiais particulados, os filtros eletrofiados têm se destacado devido à sua alta área de superfície e capacidade de captura de partículas aéreas. Esses filtros podem ser aprimorados com a incorporação de nanopartículas e surfactantes nas suas fibras, o que melhora o desempenho da filtração e confere propriedades biocidas ao material. Este trabalho tem como objetivo a produção de um meio filtrante a partir de poliacrilonitrila (PAN), incorporada com compostos que conferem características biocidas ao material, e a avaliação do impacto desses compostos na eficiência da filtração. Os compostos utilizados incluem nanopartículas de óxido de zinco (ZnO) e surfactantes como cloreto de cetilpiridínio (CPC), brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) e dodecil sulfato de sódio (SDS). A técnica empregada para a produção das nanofibras foi a eletrofiação, que permite a formação de fibras em escala nanométrica. A primeira etapa do estudo consistiu na otimização dos parâmetros de eletrofiação, utilizando somente ZnO. Foram produzidas nanofibras de PAN com diferentes concentrações de PAN (8%, 9% e 10% m/m) incorporadas com nanopartículas de ZnO (5%, 10% e 15%). A caracterização das nanofibras foi realizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) para determinar os diâmetros das fibras, e um planejamento experimental 2³ foi empregado para identificar as condições ideais de concentração de PAN e ZnO, bem como a tensão adequada para obter fibras de menor diâmetro, otimizando assim a eficiência de filtração. Na fase subsequente, as condições ideais encontradas foram utilizadas para produzir nanofibras incorporadas com 15% de nanopartículas de ZnO e surfactantes (CTAB, CPC e SDS) nas concentrações de 1,5%, 2% e 2,5%. As soluções foram caracterizadas em termos de viscosidade e condutividade, e o meio filtrante foi analisado por MEV, FTIR, TGA, DSC e ângulo de contato. A eficácia bactericida e virucida dos filtros também foi avaliada. Os resultados mostraram que os meios filtrantes apresentaram variação no diâmetro das nanofibras de 431 a 712 nm, com eficiências de filtração de até 99,80% e uma queda de pressão de 170 Pa. Além disso, os filtros com surfactantes demonstraram efeitos bactericidas superiores a 99% contra Staphylococcus aureus e Escherichia coli, e um efeito virucida superior a 99% contra o SARS-CoV-2.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICApor
dc.description.sponsorshipId88887.604897/2021-00por
dc.description.sponsorshipId88887.505019/2020-00por
dc.description.sponsorshipId88887.511825/2020-00por
dc.description.sponsorshipId88881.505020/2020-01por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttps://lattes.cnpq.br/9372099776618325por
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-8565-4147por
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-0096-6329por


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