BR112019019940A2

BR112019019940A2 - nanocompósitos porosos

Info

Publication number: BR112019019940A2
Application number: BR112019019940A
Authority: BR
Inventors: Abbas Abdennour; Heidari Fatemeh; Brockgreitens John; Ahmed Snober
Original assignee: Univ Minnesota
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2020-04-28
Also published as: SG11201908869YA; EP3600648A4; CA3057830C; CN116159551A; CA3057830A1; US20210087076A1; KR20190124322A; CN110650798B; CN110650798A; JP2020515382A; EP3600648A1; WO2018175936A1

Abstract

o artigo inclui uma estrutura de andaime poroso compreendendo uma pluralidade de suportes. o artigo inclui ainda uma pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos dispostos em pelo menos um dos suportes. cada um da pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos é diretamente ligado a pelo menos um dos suportes.

Description

NANOCOMPÓSITOS POROSOS

PEDIDOS CORRELATOS

[0001] Este pedido reivindica o benefício do

Pedido de Patente Provisório US Número 62/476,166, depositado em 24 de março de 2017 e intitulado POROUS

NANOCOMPOSITES	SORBENTS FOR	MULTIPOLLUTANT CAPTURE,	cuj o
conteúdo total	é incorporado	ao presente documento,	como
referência.
CAMPO	TÉCNICO
[0002:	] 0 presente	pedido se refere, de	modo

geral, aos nanocompósitos porosos e métodos de fabricação e utilização dos mesmos.

ANTECEDENTES

[0003] Poluentes podem ser encontrados em vários meios fluidos. A remoção de poluentes pode ser desejável por várias razões. No entanto, os desafios na remoção de poluentes incluem o custo de fabricar dispositivos para remover os poluentes e a eficiência desses dispositivos.

SUMÁRIO

[0004] Um artigo de acordo com a presente revelação inclui uma estrutura de scaffold (arcabouço) porosa que inclui uma pluralidade de suportes. O artigo inclui ainda uma pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos dispostos em pelo menos um dos suportes. Cada um da pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos está diretamente ligado a, pelo menos, um dos suportes.

[0005] A presente revelação inclui ainda um sistema para remover um poluente de um meio fluido. O sistema inclui um artigo pelo menos parcialmente disposto

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2/44 dentro do meio fluido. 0 artigo inclui uma estrutura de scaffold porosa que inclui uma pluralidade de suportes. 0 artigo inclui ainda uma pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos dispostos em pelo menos um dos suportes. Cada um da pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos está diretamente ligado a, pelo menos, um dos suportes.

[0006] A presente revelação inclui ainda um método de obtenção de um nanocompósito poroso. O método inclui, pelo menos, imersão parcial de um artigo poroso em um meio fluido. O meio fluido inclui um ou mais metais, não metais, sais metálicos, ácidos metálicos ou suas misturas. O método inclui ainda o aquecimento do artigo poroso para reduzir um ou mais não metais, metais, sais metálicos, ácidos metálicos ou suas misturas. O método inclui ainda formar uma pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos no artigo poroso, a partir de um ou mais não metais, metais, sais metálicos, ácidos metálicos ou suas misturas.

[0007] Existem inúmeras vantagens em utilizar os artigos, sistemas e métodos revelados, alguns dos quais são inesperados. Por exemplo, de acordo com várias formas de realização da presente revelação, artigos porosos, como esponja, podem ser utilizados para absorver um fluido e formar nanomateriais metálicos ou não metálicos. De acordo com várias formas de realização, os ions metálicos no fluido são capazes de se difundir no material da esponja, onde são suportados e estabilizados pela matriz da esponja. Após o aquecimento, pequenas partículas se formam tanto na superfície quanto nas fibras da esponja. Sem a estrutura de

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3/44 suporte, as partículas formariam aglomerados que não possuem as mesmas propriedades desejadas que as pequenas partículas, ou seja, menor reatividade com espécies poluentes. Os artigos nanocompósitos pororos resultantes descritos no presente documento podem ser utilizados para uma variedade de aplicações, incluindo remoção de poluentes, síntese e catálise química, anti-incrustantes e similares.

[0008] Os detalhes de um ou mais exemplos são apresentados nos desenhos anexos e na descrição abaixo. Outras características, objetos e vantagens da revelação serão evidentes a partir da descrição e desenhos e das reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0009] Os desenhos ilustram, de modo geral, a título de exemplo, mas não como limitação, as várias formas de realização discutidas no presente documento.

[0010] A figura 1 é uma vista em corte de uma esponja, de acordo com várias formas de realização.

[0011] A figura 2 é um fluxograma que ilustra um método para obter um nanocompósito poroso, de acordo com várias formas de realização.

[0012] A figura 3A é um diagrama de exemplo que ilustra um sistema 30 para a produção de artigos de nanocompósitos metálicos flexíveis e/ou não metálicos 40, a partir de uma estrutura flexível de scaffold 32.

[0013	] A figura 3B	é um	diagrama	de exemplo que
ilustra um	sistema 50	para	produzir	artigos de
nanocompósitos	metálicos e	não	metálicos	rígidos 60, a

partir de uma estrutura de scaffold porosa rígida 52.

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[0014] A figura 4A é uma representação esquemática da redução de nanomaterial e desenvolvimento de partículas sobre suportes de poliuretano, de acordo com várias formas de realização.

[0015] A figura 4B é uma fotografia e micrografia de uma esponja de poliuretano, de acordo com várias formas de realização.

[0016] A figura 4C é uma fotografia e micrografia de um adsorvente de nanoparticulas de ferro, de acordo com várias formas de realização.

[0017] A figura 5 mostra fotografias de esponjas de poliuretano (PU) após redução térmica com vários precursores de íons metálicos, bem como imagens de microscopia eletrônica de varredura (SEM) das superfícies das esponjas, de acordo com várias formas de realização.

[0018] A figura 6A é um gráfico que ilustra a captura de fósforo (%) em função do tempo (s) , de acordo com várias formas de realização.

[0019] A figura 6B é um gráfico que ilustra a captura de fósforo (%) em função da concentração (mg.IU¹), de acordo com várias formas de realização.

	[0020] A figura 6C	é	um	gráfico	que	ilustra	a
captura	de fósforo (%) em	função	do pH,	de	acordo com
várias	formas de realização.
	[0021] A figura 6D	é	um	gráfico	que	ilustra	as
concentrações (mg.L de vária	poluentes	de amostras	de
água do	lago tratadas e não	tratadas, de acordo	com várias
formas	de realização.
	[0022] A figura 6E	é	um	gráfico	que	ilustra	as

concentrações (mg.L de vários poluentes de amostras de

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5/44 águas residuais tratadas e não tratadas, de acordo com várias formas de realização.

[0023] A figura 7A é um gráfico que ilustra a captura de arsênico (%) em função do tempo (s) , de acordo com várias formas de realização.

[0024] A figura 7B é um gráfico que ilustra a captura de arsênico (%) em função do pH, de acordo com várias formas de realização.

[0025] A figura 8A é uma fotografia do crescimento de cianobactérias em material de nanopartícuias de ferro disposto em suportes de esponja de poliuretano, de acordo com várias formas de realização.

[0026] A figura 8B é uma fotografia de partículas de prata sintetizadas em um material de vestuário apresentando 80% de poliéster e 20% de algodão, de acordo com várias formas de realização.

[0027] A figura 8C é uma fotografia de partículas de prata sintetizadas em um fio de um material de vestuário apresentando 80% de poliéster e 20% de algodão, de acordo com várias formas de realização.

[0028] A figura 9A é uma fotografia de um suporte de cerâmica porosa, de acordo com várias formas de realização.

[0029] A figura 9B é uma fotografia de um suporte de cerâmica porosa de nanomaterial de ferro, de acordo com várias formas de realização.

[0030] A figura 10A é um fluxograma que ilustra um método de exemplo para a fabricação de um artigo de nanocompósito de ferro poroso a partir de sulfato ferroso heptaidratado, de acordo com várias formas de realização.

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[0031] A figura 10B é um fluxograma que ilustra um método de exemplo para a fabricação de um artigo nanocompósito poroso de cobre a partir de cloreto de cobre (II), de acordo com várias formas de realização.

[0032] A figura 10C é um fluxograma que ilustra um método de exemplo para a fabricação de um artigo nanocompósito poroso de selênio a partir de ácido selenioso, de acordo com várias formas de realização.

[0033] A figura 10D é um fluxograma que ilustra um método de exemplo para a fabricação de um artigo nanocompósito poroso de alumínio a partir de sulfato de amônio e alumínio, de acordo com várias formas de realização .

[0034] A figura 10E é um fluxograma que ilustra um método de exemplo para a fabricação de um artigo nanocompósito poroso de níquel a partir de sulfato de níquel (II), de acordo com várias formas de realização.

[0035] A figura 10F é um fluxograma que ilustra um método de exemplo para a fabricação de um artigo poroso nanocompósito de zinco a partir de nitrato de zinco hexaidratado, de acordo com várias formas de realização.

[0036] A figura 10G é um fluxograma que ilustra um método de exemplo para a fabricação de um artigo nanocompósito poroso de titânio a partir de hidrato sulfato de titânio, de acordo com várias formas de realização.

[0037] A figura 11 é um fluxograma que ilustra um método de exemplo para a fabricação de um têxtil nanocompósito de prata a partir de nitrato de prata, de acordo com várias formas de realização.

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DESCRIÇÃO DETALHADA

[0038] Será feita referência detalhada agora a certas formas de realização da matéria alvo revelada, exemplos das quais são ilustrados, em parte, nos desenhos anexos. Embora a matéria revelada seja descrita em conjunto com as reivindicações enumeradas, será entendido que a matéria exemplificada não se destina a limitar as reivindicações à matéria alvo revelada.

[0039] De acordo com vários exemplos da presente revelação, um artigo nanocompósito poroso pode incluir uma estrutura de scaffold porosa que compreende uma pluralidade de suportes na mesma. Uma pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos está disposta em pelo menos um dos suportes.

[0040] A estrutura de scaffold porosa pode ser formada a partir de muitos materiais adequados ou combinações de materiais. Como exemplos não limitativos de materiais adequados, a estrutura de scaffold porosa pode ser formada a partir de um material orgânico ou de um material inorgânico. O material orgânico ou material inorgânico pode incluir uma resina, um metal, vidro, uma cerâmica, um silício, carvão ativado, têxteis ou uma combinação dos mesmos. Por exemplo, um têxtil pode incluir uma pluralidade de rebocadores como suportes, uma esponja pode incluir uma pluralidade de fibras como suportes e uma cerâmica pode incluir uma pluralidade de fibras ou material entre os poros como suportes.

[0041] Em alguns exemplos, a estrutura de scaffold porosa pode ser formada por materiais porosos granulares. Por exemplo, grânulos de material poroso,

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8/44 representando um suporte da estrutura porosa do scaffold, podem ser mantidos juntos para formar a estrutura porosa do scaffold. Uma variedade de materiais porosos granulares pode ser utilizada, incluindo, mas não se limitando a, carvão ativado, contas de polímero, areia de silica, zircônia, alumina, antracito e similares.

[0042] Enquanto a estrutura porosa do scaffold pode assumir muitas estruturas adequadas, um exemplo não limitativo é uma esponja. Uma esponja pode incluir materiais porosos e macios, marcados por sua capacidade de absorver e reter fortemente fluidos. Um exemplo de uma esponja é ilustrado na figura 1, que é uma esponja em vista em corte 10. Como mostrado na figura 1, a esponja 10 inclui fibra 12. A fibra 12, em parte, forma o poro 14 na esponja. Como mostrado, o poro 14 tem um tamanho (por exemplo, diâmetro) de cerca de 100 nanômetros. Em outros exemplos, o

tamanho do	poro 14	na esponja 10, ou em	qualquer outra
estrutura,	pode estar	em uma faixa de	cerca	de	50
nanômetros	a	cerca	de	500 nanômetros,	cerca	de	150
nanômetros	a	cerca	de	450 nanômetros,	cerca	de	200
nanômetros	a	cerca	de	400 nanômetros ou	cerca	de	250
nanômetros	a i	cerca de	350	nanômetros. Cada poro 14	pode	ter

o mesmo tamanho ou um tamanho diferente. O poro 14 pode se estender parcial ou totalmente através da esponja 10.

[0043] Como ilustrado na figura 1, o poro 14 da esponja 10 tem uma área de superfície relativamente grande em relação ao volume da esponja 10. A área de superfície relativamente grande do poro 14 expõe uma área de superfície grande correspondente de nanomaterial metálico ou não metálico, disposto na superfície do poro 14, a uma

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9/44 esponja de infiltração de meio fluido 10. Por exemplo, a esponja 10 pode ter uma relação superficie/volume relativamente alta em comparação com um substrato que não inclui o poro 14. Adicionalmente ou alternativamente, o poro 14 pode permitir maior transferência de um meio fluido para a esponja 10, de modo que nanomateriais metálicos ou não metálicos em uma superfície de fibra 12 ou em uma matriz a granel de fibra 12 possam ter uma taxa mais alta de infiltração do meio fluido na esponja 10. Em alguns exemplos, o poro 14 pode ser maior que 100 nm.

[0044] Na esponja 10, cada um dos scaffolds ou suportes é formado por fibra 12. A fibra 12 pode ser formada do mesmo material que a esponja 10. Em alguns exemplos, a esponja 10 é formada inteiramente por fibra 12. Existem muitos materiais adequados que a fibra 12 pode incluir. Em alguns exemplos, a fibra 12 inclui um ou mais polímeros. Exemplos de polímeros adequados incluem poliuretano, celulose, poliamida, poliestireno, polietileno, tereftalato de polietileno, copolímeros de polipropileno ou misturas dos mesmos.

[0045] Como ilustrado na figura 1, a esponja 10 inclui ainda nanomaterial metálico ou não metálico 16 disposto sobre a fibra 12. Nanomaterial metálico ou não metálico 16 pode ser disposto em fibras 12 localizadas no exterior e no interior da esponja 10. O nanomaterial metálico ou não metálico 16 tem um tamanho (por exemplo, diâmetro) na faixa de nanômetros. Por exemplo, embora não seja tão limitado, um diâmetro do nanomaterial pode variar de cerca de 10 nanômetros a cerca de 500 nanômetros, cerca de 20 nanômetros, até cerca de 200 nanômetros, cerca de 30

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10/44 nanômetros a cerca de 100 nanometres ou cerca de 40 nanometres a cerca de 50 nanometres. Cada um dos nanomateriais metálicos ou não metálicos 16 pode ter ο mesmo tamanho ou um tamanho diferente.

[0046] Enquanto a figura 1 tenha sido descrita em relação à esponja 10, em alguns exemplos a estrutura porosa do scaffold pode ser uma estrutura porosa rígida, como uma cerâmica porosa. Por exemplo, enquanto a esponja 10 pode absorver um meio fluido através de uma alteração no volume (isto é, compressão), a cerâmica porosa pode permanecer substancialmente rígida enquanto recebe um fluxo do meio fluido sem uma alteração no volume. Tais cerâmicas porosas podem ser úteis, por exemplo, em sistemas de purificação de leito fixo que envolvem altos fluxos do meio fluido.

[0047] O nanomaterial metálico ou não metálico pode ter uma variedade de formas, como nanoesferas, nanofilmes, nanobastões, nanofios, nanoestrelas, nanodomos e similares. Em alguns exemplos, pelo menos uma porção de uma superfície da pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos conforma-se a uma superfície de um suporte da estrutura porosa do scaffold. Por exemplo, como explicado abaixo, um nanomaterial metálico ou não metálico pode ser formado em um suporte da estrutura de scaffold porosa, de modo que o crescimento de pelo menos uma porção do nanomaterial metálico ou não metálico possa ocorrer ao longo de uma superfície interior ou exterior da estrutura de scaffold porosa, que pode resultar em uma nanopartícuia metálica ou não metálica com uma superfície que se adapta a uma superfície do suporte.

[0048] Em alguns exemplos, cada um da pluralidade

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11/44 de nanomateriais metálicos ou não metálicos pode ser disposto sobre ou em pelo menos um suporte da pluralidade de suportes da estrutura de scaffold porosa. Por exemplo, como será explicado mais abaixo, a pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos pode ser formada a partir de ions metálicos em solução. Antes da formação dos nanomateriais metálicos ou não metálicos, esses ions metálicos podem se difundir dentro e ao redor dos suportes da estrutura porosa do scaffold. Como resultado dessa alta dispersão de ions metálicos constituintes por toda a estrutura de scaffold, os nanomateriais metálicos ou não metálicos resultantes podem ser (1) dispostos sobre um suporte sobre uma superfície externa da estrutura de scaffold porosa (isto é, dispostos sobre uma superfície de um suporte sobre uma superfície da matriz a granel da estrutura de scaffold porosa), (2) disposto sobre um suporte sobre uma superfície interior da estrutura porosa (isto é, uma superfície de um suporte dentro de uma matriz a granel da estrutura de scaffold porosa), e/ou (3) disposto dentro de um suporte da estrutura porosa do scaffold (isto é, dentro da matriz de um suporte).

[0049] Devido a essa alta dispersão, um determinado volume dos artigos nanocompósitos porosos descritos no presente documento pode ter um número maior de nanomateriais metálicos ou não metálicos, uma concentração maior de nanomateriais metálicos ou não metálicos, uma distribuição mais uniforme de nanomateriais metálicos ou não metálicos e/ou uma maior adesão de nanomateriais metálicos ou não metálicos aos suportes, em comparação com nanocompósitos metálicos ou não metálicos que não formam

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12/44 nanomateriais metálicos ou não metálicos a partir de uma solução dispersa de ions metálicos. Por exemplo, ions metálicos não estão limitados a uma superfície da pluralidade de suportes, permitindo que um número maior de nanomateriais seja formado em um determinado volume e resultando em uma maior taxa de remoção de poluentes (vide, por exemplo, figuras 5A-C). Como outro exemplo, os nanomateriais dispostos sobre as superfícies internas dos suportes ou dentro dos suportes da estrutura porosa do scaffold podem ser presos, o que pode aumentar a adesão e reduzir a lixiviação dos nanomateriais a partir dos artigos nanocompósitos porosos.

[0050] A pluralidade de suportes pode incluir qualquer parte da estrutura de scaffold porosa que suporta a pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos. Em alguns exemplos, a pluralidade de suportes da estrutura de scaffold porosa pode incluir sítios de ligação e/ou sítios de nucleação, como em uma superfície ou em um material a granel da estrutura de scaffold porosa, que incentiva a ligação, nucleação e/ou adesão da pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos a uma superfície da pluralidade de suportes da estrutura de scaffold porosa. Por exemplo, a pluralidade de suportes pode incluir vários grupos funcionais que se ligam a ions metálicos constituintes dos nanomateriais metálicos ou não metálicos antes da redução térmica dos nanomateriais metálicos ou não metálicos e formação dos nanomateriais metálicos ou não metálicos, como será descrito a seguir.

[0051] Ao fornecer sítios de ligação e/ou sítios de nucleação, a pluralidade de suportes da estrutura de

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13/44 scaffold porosa pode incentivar o crescimento de nanomaterial metálico ou não metálico que se liga diretamente a e/ou se conforma à superfície dos suportes da estrutura de scaffold porosa. Esta maior ligação e/ou conformidade pode reduzir a lixiviação dos nanomateriais metálicos ou não metálicos da estrutura porosa do scaffold. Em alguns exemplos, os nanomateriais metálicos ou não metálicos são formados a partir de compostos com grupos funcionais, como monômeros com grupos funcionais de hidróxido, enquanto em outros exemplos, uma superfície da estrutura de scaffold porosa é funcionalizada, como por meio de pré-tratamento. Em alguns exemplos, os materiais ou materiais da estrutura de scaffold porosa têm uma afinidade pelo metal constituinte ou ions metaloides do nanomaterial metálico ou não metálico do constituinte.

[0052] O nanomaterial metálico ou não metálico pode ser ligado diretamente a um suporte da estrutura porosa do scaffold. O nanomaterial metálico ou não metálico pode ser ligado diretamente a um interior ou exterior da pluralidade de suportes de várias maneiras, incluindo, mas não se limitando a: ligação intramolecular, como ligação metálica ou não metálica, ligação iônica e ligação covalente; ligação intermolecular, como ligação dipolodipolo, ligação van der Waals, ligação de hidrogênio; e similares.

[0053] Ao ligar diretamente os nanomateriais metálicos ou não metálicos à pluralidade de suportes, o nanomaterial metálico ou não metálico pode ter uma superfície acessível maior e/ou uma taxa de adsorção maior do que os nanomateriais metálicos ou não metálicos que

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14/44 estão ligados a um substrato através de um revestimento ou outro adesivo. Por exemplo, nanomateriais metálicos ou não metálicos que não são formados a partir de ions metálicos em solução podem utilizar revestimentos ou revestimentos de polímeros para estabilização ou adesão, o que pode reduzir a transferência e subsequente adsorção de um poluente para um sítio de ligação do nanomaterial metálico ou não metálico revestido. Independentemente de um tipo de ligação, o nanomaterial metálico ou não metálico 16 pode ter uma interface superior com as moléculas de uma superfície dos suportes, de modo que o nanomaterial metálico ou não metálico possa ter uma adesão mais forte à superfície dos suportes do que um mesmo ou nanomaterial metálico ou não metálico similar que não formado sobre a superfície de uma fibra. Por exemplo, artigos nanocompósitos porosos revelados neste documento podem ter

uma	retenção de	nanomaterial super	ior a 95%.
	[0054]	Cada nanomaterial	metálico ou	não metálico
16	inclui um	ou mais metais,	não metais	ou óxidos

metálicos. Em cada nanomaterial metálico ou não metálico 16, um ou mais metais ou não metais variam de cerca de 1% em peso a cerca de 100% em peso de nanomaterial metálico ou não metálico 16, cerca de 10% em peso a cerca de 95% em peso, cerca de 15% em peso a cerca de 90% em peso, cerca de 20% em peso a cerca de 85% em peso, cerca de 25% em peso a cerca de 80% em peso, cerca de 30% em peso a cerca de 75% em peso, cerca de 35% em peso a cerca de 70% em peso, cerca de 40% em peso a cerca de 65% em peso cerca de 45% em peso a cerca de 60% em peso ou cerca de 50% em peso a cerca de 55% em peso. Embora o metal ou não metal do nanomaterial

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15/44 possa ser qualquer metal adequado, exemplos não limitativos de materiais incluem metaloides, como silício e boro; metais de transição, como cobre, zinco, ferro, níquel, manganês, prata e titânio; metais pós-transição, como alumínio; metais alcalino-terrosos, como cálcio e magnésio; certos não metais, como carbono e selênio; e metais alcalinos, como o rubídio. Qualquer um desses metais pode estar na forma elementar ou em uma liga. Além disso, nanomateriais metálicos ou não metálicos 16 podem incluir misturas dos metais elementares ou suas ligas. Exemplos não limitativos de óxidos metálicos que podem ser incluídos no nanomaterial metálico 16 incluem óxido de ferro, óxido cúprico, alumina, óxido de zinco, óxido de níquel ou suas misturas.

[0055] Os artigos nanocompósitos porosos descritos no presente documento podem ser incluídos em um sistema para remover substancialmente um poluente de um meio fluido. Exemplos não limitativos de poluentes que podem ser removidos incluem um poluente escolhido de um metal pesado, como mercúrio, chumbo, arsênico, cádmio, cromo, nutrientes como nitrato, fosfato. O poluente também pode ser um poluente orgânico, como ácido perfluoroctanóico (PFOA), ácido perfluoroctanossulfônico, dioxina, bifenilas policloradas, hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, desreguladores endócrinos. O poluente também pode ser uma molécula gasosa como aldeído fórmico, óxido de enxofre, óxido nitroso ou misturas dos mesmos. O meio fluido pode ser escolhido a partir de um líquido como água, um gás como ar atmosférico ou gás de combustão ou uma combinação dos mesmos (por exemplo, parte da estrutura é imersa no líquido

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16/44 enquanto parte da estrutura é exposta ao ar).

[0056] Em operação, o fluido é absorvido através dos poros da estrutura porosa do scaffold. À medida que o fluido é absorvido, os poluentes podem interagir com os nanomateriais metálicos ou não metálicos. Como exemplos não limitativos, essa interação pode levar a uma alteração química no poluente (por exemplo, o poluente pode ser alterado no estado de oxidação ou carrega para um análogo menos prejudicial) ou o poluente pode reagir com o nanomaterial metálico ou não metálico e ser mantido no nanomaterial. Em qualquer um desses exemplos não limitativos, o resultado é que o poluente é efetivamente removido do fluido. O grau em que todos os poluentes no fluido são totalmente removidos pode estar em uma faixa de cerca de 50% em peso a cerca de 100% em peso, cerca de 55% em peso a cerca de 100% em peso, cerca de 60% em peso a cerca de 100% em peso, cerca de 65 % em peso a cerca de 100% em peso, cerca de 70% em peso a cerca de 100% em peso, cerca de 75% em peso a cerca de 100% em peso, cerca de 80% em peso a cerca de 100% em peso, cerca de 85% em peso a cerca de 100% em peso, cerca de 90% em peso a cerca de 100% em peso, ou cerca de 95% em peso a cerca de 100% em peso.

[0057] O sistema pode estar localizado em muitos ambientes adequados, onde a remoção de poluentes pode ser desejável. Como exemplos não limitativos, o sistema pode estar localizado em um sistema de esgoto centralizado ou em um sistema de tratamento de esgoto subterrâneo, em um sistema de água doméstico, em grande quantidade de água, em um riacho, em um processo de tratamento de água tributário ou industrial.

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[0058] Em alguns exemplos, o metal ou óxido metálico do nanomaterial metálico ou não metálico pode ser escolhido para interagir com um poluente específico. Como um exemplo não limitative, nanomateriais metálicos ou não metálicos, incluindo selênio, podem interagir com poluentes como mercúrio ou chumbo. Como outro exemplo não limitativo, nanomateriais metálicos ou não metálicos, incluindo cobre, podem interagir com poluentes como o arsênico. Como outro exemplo não limitativo, nanomateriais metálicos ou não metálicos, incluindo ferro, podem interagir com poluentes como arsênico ou fosfato.

[0059] Como descrito acima, o nanomaterial metálico ou não metálico pode ser selecionado quanto a uma afinidade do metal ou óxido metálico do nanomaterial metálico ou não metálico ao poluente específico. O nanomaterial metálico ou não metálico pode exibir uma carga máxima ou capacidade de remoção do poluente particular de, por exemplo, mais de 100 miligramas do poluente por grama do nanomaterial metálico. A carga máxima ou capacidade de remoção pode ser expressa pela seguinte equação 1:

[Equação 1]

[0060] Na Equação 1 acima, Q_e representa a quantidade (mg) de poluente adsorvida por grama de nanomaterial metálico em equilíbrio (mg/g), C₂ representa a concentração inicial do poluente na solução (mg/L), Cf representa a concentração final de poluente na solução (mg/L) , m é a massa de nanomaterial metálico (g) e V é o volume da solução (L).

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[0061] Em alguns exemplos, os artigos nanocompósitos porosos revelados no presente documento também podem ser usados para catálise ou síntese química. Por exemplo, o nanomaterial metálico ou não metálico do artigo nanocompósito poroso pode incluir zinco, titânio, manganês ou outro metal ou não metal capaz de facilitar uma reação química. O artigo nanocompósito poroso pode ser parte de um reator, como um reator de leito compactado, e uma corrente de fluido, como uma corrente líquida ou gasosa, contendo reagentes pode ser passada através do reator. A alta dispersão, área de superfície e capacidade de adsorção do artigo nanocompósito poroso podem resultar em taxas de reação mais altas que os catalisadores metálicos ou não metálicos porosos que não formam nanomateriais metálicos ou não metálicos a partir de solução na estrutura porosa do scaffold.

[0062] Em alguns exemplos, os artigos nanocompósitos porosos revelados no presente documento também podem ser usados para dessalinização da água. Por exemplo, o nanomaterial metálico e/ou não metálico do artigo nanocompósito poroso pode incluir manganês, alumínio ou outro metal ou não metal capaz de remover sais de uma corrente de água salgada. O artigo nanocompósito poroso pode ser parte de uma planta de dessalinização de água e uma corrente de água salgada pode ser passada através do artigo nanocompósito poroso. A alta dispersão, área superficial e capacidade de adsorção do artigo nanocompósito poroso pode resultar em taxas de remoção de sal mais altas do que os materiais porosos de dessalinização metálicos ou não metálicos que não formam

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19/44 nanomateriais metálicos ou não metálicos a partir de solução na estrutura porosa do scaffold.

[0063] Em alguns exemplos, os artigos nanocompósitos porosos discutidos neste documento também podem ser utilizados para materiais ou superfícies antiincrustantes ou antimicrobianos, como em filtração ou vestuário. Por exemplo, o nanomaterial metálico e/ou não metálico do artigo nanocompósito poroso pode incluir prata, cobre ou outro material antimicrobiano. Em alguns exemplos, o artigo nanocompósito poroso pode ser parte de um sistema de filtração e uma corrente de fluido que inclui micróbios ou partículas pode ser passada através do artigo nanocompósito poroso. A alta dispersão, área superficial e capacidade de adsorção do artigo nanocompósito poroso pode resultar em maior lise e/ou inibição por micróbios do que materiais antimicrobianos porosos metálicos ou não metálicos ou anti-incrustantes que não formam nanomateriais metálicos ou não metálicos a partir da solução na estrutura porosa do scaffold. Em alguns exemplos, o artigo nanocompósito poroso pode ser um têxtil, como um item de vestuário. Uma superfície do tecido pode incluir uma alta dispersão e área superficial de nanomateriais metálicos ou não metálicos, que podem resultar em uma atividade antimicrobiana mais alta que os materiais porosos metálicos ou antimicrobianos não metálicos que não formam nanomateriais metálicos ou não metálicos da solução na estrutura porosa do scaffold.

[0064] A figura 2 é um fluxograma que ilustra um método 20 para obter um nanocompósito poroso. O método 20 inclui, pelo menos parcialmente, imergir um artigo poroso

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20/44 (por exemplo, esponja 10) em uma solução (22) . A solução inclui os metais ou não metais que formam os nanomateriais metálicos ou não metálicos. Embora não seja tão limitada, a solução pode incluir um ou mais metais, não metais, sais metálicos, ácidos metálicos ou suas misturas. Enquanto o artigo está imerso na solução, a sorção de um ou mais não metais, metais, sais de metais, ácidos metálicos ou suas misturas ocorre na matriz a granel do artigo (por exemplo, entre ou dentro das fibras de esponja 12) . O artigo pode ser imerso no fluido por qualquer período de tempo adequado. Como exemplos não limitativos, o artigo pode ser imerso no fluido por um tempo que varia de cerca de 1 minuto a cerca de 24 horas, cerca de 30 minutos a cerca de 20 horas, cerca de 1 hora a cerca de 15 horas, cerca de 5 horas a cerca de 12 horas ou aproximadamente 10 horas a 11 horas. A sorção pronta da solução pode ajudar a obter uma distribuição substancialmente uniforme do metal ao longo do artigo, de modo que, eventualmente, os nanomateriais metálicos sejam formados em pelo menos uma superfície externa e interna do artigo poroso.

[0065] Uma variedade de não metais, metais, sais metálicos e/ou ácidos metálicos pode ser usada, incluindo, mas não se limitando ao sulfato ferroso heptaidratado, cloreto de cobre (II), ácido selenioso, ácido sulfônico de amônio e alumínio, sulfato de níquel (II), hexaidrato de nitrato de zinco, hidrato sulfato de titânio ou combinações dos mesmos. Em alguns exemplos, um ou mais não metais, metais, sais metálicos, ácidos metálicos ou combinações dos mesmos, podem ter uma concentração entre cerca de 0,001 M e cerca de 5 M. Por exemplo, se uma concentração dos metais,

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21/44 sais metálicos, e/ou ácidos metálicos são muito altos ou muito baixos, como maiores que cerca de 5 M ou menos que cerca de 0,001, os nanomateriais metálicos ou não metálicos resultantes podem ter uma área superficial mais baixa do que uma concentração entre cerca de 0,001 e cerca de 5 M, como os nanomateriais metálicos ou não metálicos podem ser muito compactos ou muito dispersos. Em alguns exemplos, a solução tem um pH entre cerca de 2 e cerca de 9. Por exemplo, um pH menor que 2 ou maior que 9 pode ter uma menor solubilidade dos não metais, metais, sais metálicos e/ou ácidos metálicos.

[0066] O método 20 inclui o aquecimento do artigo poroso (24) . O artigo poroso pode ser aquecido enquanto imerso na solução ou após ser removido da solução. 0 artigo poroso é aquecido para reduzir um ou mais não metais, metais, sais metálicos, ácidos metálicos ou suas misturas e, finalmente, formar os nanomateriais metálicos ou não metálicos. O artigo poroso pode ser aquecido a qualquer temperatura adequada. Como um exemplo não limitativo, uma temperatura adequada pode estar em uma faixa de cerca de

100°C	a	cerca	de	500°C, cerca	de 150°C a cerca	de 450 °C,
cerca	de	200°C	a	cerca de 400°	C ou cerca de 250	°C a cerca
de 350	°C	•
		[0067	] À	medida que o	artigo poroso é aquecido, o

crescimento do nanomaterial metálico ou não metálico é obtido por redução. Redução é o ganho de elétrons por uma espécie química. Na formação de nanomateriais metálicos ou não metálicos, a redução é usada para reduzir as espécies metálico iônico ou óxido metálico em forma neutra, metálica ou não metálica, produzindo estruturas sólidas que possuem

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22/44 propriedades diferentes das espécies dissolvidas. Esse tipo de redução é a redução térmica. Isso difere de outras técnicas de redução, que dependem de agentes de redução química. Embora não pretenda ficar vinculado a nenhuma teoria, acredita-se que o aquecimento evapore a água do artigo poroso, forçando os íons metálicos juntos, reduzindo ao mesmo tempo esses íons para partículas metálicas ou não metálicas. Depois que a água é substancialmente removida e os íons metálicos são forçados juntos, os nanomateriais metálicos ou não metálicos são formados (26).

[0068] A figura 3A é um diagrama de exemplo que ilustra um sistema 30 para a produção de artigos de nanocompósitos metálicos flexíveis e/ou não metálicos 40, a partir de uma estrutura flexível de scaffold 32. O sistema 30 inclui um sistema de aplicação de íons metálicos ou não metálicos que inclui um banho de íons 34, elementos de aquecimento 38A e 38B (referidos coletivamente como elementos de aquecimento 38) e elementos de controle de processo 42A, 42B e 42C (referidos coletivamente como elementos de controle do processo 42).

[0069] No exemplo da figura 3A, a estrutura de scaffold porosa flexível 32, como uma esponja, pode ser imersa, como por embebimento, no banho de íons 34, tal como por cerca de 10 minutos a cerca de 60 minutos. O banho de íon 34 inclui íons metálicos e/ou não metálicos, como em uma concentração entre cerca de 0,001 M e cerca de 5 M, em solução, como tendo um pH entre cerca de 2 e cerca de 9. Os íons do banho de íons 34 podem se infiltrar nos poros e suportes da estrutura flexível do scaffold 32 para formar uma estrutura infiltrada no íon 36. A estrutura de scaffold

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23/44 infiltrada por ions 36 pode ser aquecida, tal como a mais de 100°C, por elementos de aquecimento 38, como cerca de 1 hora a cerca de 8 ou 12 horas. À medida que a estrutura de scaffold infiltrado por ions 36 é aquecida, os ions metálicos e/ou não metálicos sofrem redução térmica para formar uma pluralidade de nanomateriais metálicos e/ou não metálicos sobre as superfícies e dentro dos suportes da estrutura flexível do scaffold, formando assim artigo nanocompósito flexível, metálico e/ou não metálico 40. Os elementos de controle de processo 42 podem incluir qualquer equipamento para mover qualquer estrutura de scaffold porosa flexível 32, estrutura de scaffold infiltrada por ions 36 e/ou artigo flexível de nanocompósito metálico e/ou não metálico 40 através do sistema 30, como correias transportadoras, rolos e similares.

[007 0] A figura 3B é um diagrama de exemplo que ilustra um sistema 50 para produzir artigos rígidos, de nanocompósitos metálicos e não metálicos 60 a partir de uma estrutura de scaffold porosa rígida 52. O sistema 50 inclui um sistema de aplicação de ions metálicos e/ou não metálicos que inclui um aplicador de ions 54, elementos de aquecimento 58 A e 58B (referidos coletivamente como elementos de aquecimento 58) e elementos de controle de processo 62A, 62B e 62C (coletivamente referidos como elementos de controle do processo 62).

[0071] No exemplo da figura 3B, estrutura de scaffold porosa rígida 52, como uma cerâmica porosa, pode ser imersa, como por pulverização, pelo aplicador de ions 54, tal como por cerca de 10 minutos a cerca de 60 minutos. O aplicador de ions 54 inclui ions metálicos e/ou não

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24/44 metálicos, como numa concentração entre cerca de 0,001 M e cerca de 5 M, em solução, tal como tendo um pH entre cerca de 2 e cerca de 9. Os ions do aplicador de ions 54 podem se infiltrar nos poros e suportes da estrutura de scaffold porosa rígida 52 para formar uma estrutura de scaffold infiltrada por ions 56. A estrutura de scaffold infiltrada com ions 56 pode ser aquecida, tal como mais de 100°C, por elementos de aquecimento 58, como de cerca de 1 hora a cerca de 8 ou 12 horas. À medida que a estrutura de scaffold infiltrada por ions 56 é aquecida, os ions metálicos e/ou não metálicos sofrem redução térmica para formar uma pluralidade de nanomateriais metálicos e/ou não metálicos sobre as superfícies e dentro dos suportes da estrutura rígida do scaffold, formando artigo rígido de nanocompósito metálico e/ou não metálico 60. Os elementos de controle de processo 62 podem incluir qualquer equipamento para mover qualquer estrutura de scaffold porosa rígida 52, estrutura de scaffold infiltrada por ions 56 e/ou artigo de nanocompósito metálico rígido e/ou não metálico 60 através do sistema 50, como correias transportadoras, rolos e similares.

EXEMPLOS

[0072] Várias formas de realização da presente revelação podem ser melhor compreendidas com referência aos Exemplos que se seguem, os quais são fornecidos a título de ilustração. A presente revelação não está limitada aos exemplos fornecidos no presente documento.

Fabricação de Esponjas de Nanoparticulas de Selênio, Ferro e Cobre

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[0073] Em um exemplo, precursores de ácido ou sal metálico, tais como sulfato de ferro heptaidratado, cloreto de ferro, ácido selenoso e cloreto de cobre podem ser dissolvidos em solução. Os materiais de esponja formados a partir de poliuretano, celulose, poliestireno, tereftalato de polietileno, polipropileno ou poliamida podem ser imersos na solução por um período de tempo para permitir que os ions metálicos se dissociem na esponja.

[0074] Em seguida, as esponjas podem ser colocadas em um forno convencional de convecção ou forno a vácuo a temperaturas superiores a 100°C. Ao colocar as esponjas no forno, a água pode ser evaporada da esponja, forçando os ions metálicos juntos, reduzindo ao mesmo tempo esses ions para partículas metálicas ou não metálicas. Isto é mostrado esquematicamente na figura 4A, que é um esquema de redução nanomaterial e crescimento de partículas em suportes de poliuretano. As esponjas podem ser colocadas no forno enquanto ainda estão suspensas na solução precursora de ions ou esponjas saturadas podem ser removidas da solução de ions e colocadas no forno. O aquecimento da esponja em solução no forno permitiu maior crescimento de partículas, pois ocorreu redução no suporte da esponja e na solução. A figura 4B é uma fotografia e micrografia de uma esponja de poliuretano, de acordo com várias formas de realização. A figura 4C é uma fotografia e micrografia de um adsorvente de nanopartícuias de ferro, de acordo com várias formas de realização.

[0075] O método de redução térmica pode ser aplicado a várias espécies químicas para a síntese de nanomateriais metálicos ou não metálicos utilizando

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26/44 partículas de selênio (Se), óxido de ferro (Fe₂O₃/Fe₃O₄) , óxido cúprico (CuO), alumina (A1₂O₃) , zinco óxido (ZnO) e óxido de níquel (NiO). Outras espécies utilizadas com este método incluíram cálcio, magnésio e titânio. Este método também pode ser aplicado a todas as espécies metálico e óxido metálico que são conhecidas por sofrerem redução térmica. A figura 5 mostra fotografias das esponjas de poliuretano (PU) após redução térmica com vários precursores de ions metálicos, bem como imagens de microscopia eletrônica de varredura (SEM) das superfícies das esponjas. As imagens mostram pequenas partículas e agregados de partículas na superfície das esponjas.

[0076] As esponjas nanomateriais produzidas podem ser aplicadas a vários poluentes em amostras de água (Tabela 1) . Primeiramente, a esponja de selênio preparada apenas com redução térmica realizada de maneira semelhante à sintetizada com o método de redução química e térmica em combinação capturou 99% do mercúrio em solução. Essa esponja também mostrou uma afinidade pelo chumbo (Pb). Além disso, esponjas criadas a partir de cobre e ferro podem capturar arsênico da água. A esponja de ferro também pode ser usada para capturar fosfato inorgânico em solução. Essas esponjas podem ser aplicadas em série ou como materiais compósitos para captura de multipoluentes na água. Com o emprego desse método de redução térmica, é possível criar um portfolio de esponjas que visam uma variedade dos principais poluentes da água.

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Tabela 1

Nanomaterial de esponj a	Poluente alvo	E f .1 c 1 ê n c .1 a d e captura (%)
Se	Mercúrio (Hg)	10 0 %
Se + Poliuretano	Chumbo (Pb)	10 0 %
Se	Chumbo (Pb)	> 57%
Cu	Arsênico (As)	> 91%;
Fe	Arsênico (As)	> 61-80%
Fe	Fosfato (PO.3~,PO4~	> 98%
Poliuretano com qualquer naomaterial metálico (inferior a 5%)	Ácido perfluorocta nóico (PFOA)	100%
Poliuretano com qualquer naomaterial metálico (inferior a 5%)	Ácido perflúor octanossulfônico	10 0%

Remoção de fósforo pelo Adsorvente de Nanoparticulas de ferro

[0077] Um adsorvente de nanoparticulas de ferro com nanoparticulas de ferro dispostas em um suporte de poliuretano foi produzido como descrito acima. O desempenho do adsorvente de nanoparticulas de ferro foi comparado a uma esponja de poliuretano que não incluía nanoparticulas de ferro. Cada um dos adsorventes de nanoparticulas de ferro e a esponja de poliuretano foram imersos em uma solução contendo íons fosfato e o efluente resultante analisado.

[0078] A figura 6A é um gráfico que ilustra a

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28/44 captura de fósforo (%) do adsorvente de nanoparticulas de ferro e a esponja de poliuretano em função do (s) tempo (s), de acordo com várias formas de realização. Como visto na figura 6A, após um curto periodo de cerca de 10 segundos, o adsorvente de nanoparticulas de ferro foi capaz de absorver quase 100% do fósforo na solução. Por outro lado, a esponja de poliuretano foi capaz de absorver apenas cerca de 20% do fósforo na solução.

[0079] A figura 6B é um gráfico que ilustra a capacidade de carga de fósforo (mg.g^-1) do adsorvente de nanoparticulas de ferro e a esponja de poliuretano em função da concentração (mg.It¹), de acordo com várias formas de realização. Como visto na figura 6B, o adsorvente de nanoparticulas de ferro foi capaz de absorver fosfato a uma capacidade de carga de cerca de 120 mg de fosfato por grama de absorvente a uma taxa de carregamento de cerca de 982,9 g.mg^_1.m^_1. Em contraste, a esponja de poliuretano só foi capaz de absorver fosfato a uma capacidade de carga de cerca de 50 mg de fosfato por grama de esponja.

[0080] A figura 6C é um gráfico que ilustra a captura de fósforo (%) do adsorvente de nanoparticulas de ferro e a esponja de poliuretano em função do pH, de acordo com várias formas de realização. Como visto na figura 6C, o adsorvente de nanoparticulas de ferro foi capaz de absorver fosfato a pH entre cerca de 1 (remoção de fosfato ~60%) e cerca de 13, com quase 100% de remoção de fosfato a pH entre cerca de 3 e cerca de 13. Em contraste, a esponja de poliuretano só foi capaz de absorver fosfato a um pH de cerca de 1 (remoção de fosfato a 15%), com cerca de 0% de remoção de fosfato em pH entre cerca de 2 e cerca de 13.

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[0081] Para testar a seletividade da remoção de fósforo na presença de vários poluentes concorrentes, o adsorvente de nanopartícuias de ferro foi imerso em uma amostra de água de nascente natural e uma amostra industrial de água residual. As concentrações do fósforo e de vários poluentes concorrentes foram medidas antes do tratamento pelo adsorvente de nanopartícuias de ferro (não tratadas) e após o tratamento pelo adsorvente de nanopartícuias de ferro (tratadas).

[0082] A figura 6D é um gráfico que ilustra as concentrações (mg.IP¹) de vários poluentes em amostras de água de lago tratadas e não tratadas usando um adsorvente de nanopartícuias de ferro, de acordo com várias formas de realização. Como visto na figura 6D, o adsorvente de nanopartícuias de ferro removeu o fósforo até um nível indetectável, enquanto outros íons permanecem substancialmente na mesma concentração não tratada.

[0083] A figura 6E é um gráfico que ilustra as concentrações (mg.IC¹) de vários poluentes em amostras de águas residuais tratadas e não tratadas usando um adsorvente de nanopartícuias de ferro, de acordo com várias formas de realização. Como visto na figura 6E, o adsorvente de nanopartícuias de ferro removeu o fósforo até um nível indetectável e o alumínio a um nível baixo, enquanto outros íons permaneceram substancialmente na mesma concentração não tratada.

Remoção de Arsênico por Adsorvente de Nanoparticulas de Cobre

[0084] Um adsorvente de nanoparticulas de cobre com nanoparticulas de cobre dispostas em um suporte de

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30/44 poliuretano foi produzido como descrito acima. O desempenho do adsorvente de nanopartícuias de cobre foi comparado a uma esponja de poliuretano que não incluía nanopartícuias de cobre. Cada um dos adsorventes de nanopartícuias de cobre e a esponja de poliuretano foram imersos em uma solução contendo ions fosfato e o efluente resultante analisado.

[0085] A figura 7A é um gráfico que ilustra a captura de arsênico (%) do adsorvente de nanopartícuias de cobre em função do (s) tempo (s) , de acordo com várias

formas de realização.	Como	visto na figura	7A, após	um
curto período	de	cerca	de	100 segundos, o	adsorvente	de
nanoparticulas	de	cobre	foi	capaz de absorver	quase 75%	do

arsênico na solução.

[0086] A figura 7B é um gráfico que ilustra a captura de arsênico (%) do adsorvente de nanopartícuias de cobre e da esponja de poliuretano em função do pH, de acordo com várias formas de realização. Como visto na figura 7B, o adsorvente de nanopartícuias de cobre foi capaz de absorver o arsênico em pH entre cerca de 1 (remoção de arsênio ~60%) e cerca de 12 (remoção de arsênico ~60%), com remoção de arsênio a quase 100% em pH entre cerca de 3 e cerca de 9. Por outro lado, a esponja de poliuretano foi capaz de absorver o arsênico apenas a cerca de 55% a pH entre cerca de 1 e cerca de 12.

Atividade Antimicrobiana de Material de Nanoparticulas de Ferro

[0087] Vários adsorventes de nanoparticulas metálicas exibiram propriedades antimicrobianas, que podem ser importantes para a prevenção de incrustações na

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31/44 filtragem, saneamento, produtos de cuidados pessoais e vestuário. A Figura 8A é uma fotografia do crescimento de cianobactérias em material de nanopartícuias de ferro disposto em suportes de esponja de poliuretano, de acordo com várias formas de realização. Como visto na figura 8A, o crescimento de cianobactérias está presente em uma esponja de poliuretano não tratada (esquerda), enquanto o crescimento de cianobactérias está substancialmente ausente no absorvente de nanopartícuias de ferro (direita).

[0088] Além do adsorvente de nanopartícuias de ferro, adsorvente de nanopartícuias de cobre e nanopartícuias de prata foram empregados. Por exemplo, nanopartícuias de prata foram sintetizadas em um tecido com 80% de poliéster e 20% de algodão. Sais iônicos de nitrato de prata foram dissolvidos em uma solução, e a solução de prata foi adicionada ao tecido. O tecido foi seco durante a noite e cuidadosamente lavado. A figura 8B é uma fotografia de partículas de prata sintetizadas em um material de vestuário de poliéster a 80% e algodão a 20%, de acordo com várias formas de realização. A figura 8C é uma fotografia de partículas de prata sintetizadas em um fio de um material de vestuário de poliéster a 80% e algodão a 20%, de acordo com várias formas de realização.

[0089] As nanopartícuias também podem ser impregnadas em têxteis, tecidos e outros materiais para aumentar o desempenho em áreas como drenagem, regulação da temperatura e resistência do material. Várias partículas, tais como zinco, aluminossilicatos e outras partículas híbridas metal/metal podem ser produzidas usando o processo descrito acima para vestuário ou outros produtos.

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Material de Nanoparticulas de Ferro Sobre Suporte Cerâmico

[0090] Além das esponjas compressiveis, os nanomateriais metálicos ou não metálicos descritos no presente documento podem ser cultivados em outros materiais porosos, incluindo suportes cerâmicos porosos. Tais suportes cerâmicos porosos podem ser rígidos, de modo que possam ser adequados para aplicações de alto fluxo e/ou aplicações com volume fixo. A figura 9A é uma fotografia de um suporte de cerâmica porosa, de acordo com várias formas de realização. O suporte de cerâmica porosa da figura 9A não inclui um nanomaterial metálico ou não metálico. A Figura 9B é uma fotografia de um suporte de cerâmica porosa de nanomaterial de selênio, de acordo com várias formas de realização. O suporte de cerâmica porosa da figura 9B inclui o nanomaterial de selênio. Como visto na figura 9B, o nanomaterial de selênio, indicado pela cor escura, é substancialmente distribuído por todo o suporte de cerâmica porosa.

Fabricação de Esponja de Nanoparticulas de Ferro

[0091] A Figura 10A é um fluxograma que ilustra um método de exemplo 30 para fabricar um artigo nanocompósito poroso de ferro a partir de sulfato ferroso heptaidratado, remoção de fósforo usando o artigo nanocompósito de ferro e remoção do fósforo do artigo nanocompósito de ferro, de acordo com várias formas de realização. No exemplo da figura 10A é provida uma estrutura de scaffold porosa, como uma esponja de poliuretano (71), embora outros materiais, incluindo outras esponjas ou estrutura de scaffolds porosas possam ser

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33/44 utilizados. A estrutura de scaffold porosa é lavada e seca (72) . A estrutura de scaffold porosa é imersa em uma solução heptaidratada de sulfato ferroso com uma concentração entre cerca de 0,001 e cerca de 5 M, em um pH entre cerca de 2 e cerca de 9 por cerca de 10 minutos a cerca de 60 minutos (73) . A esponja é seca em um forno a mais de cerca de 100°C por cerca de uma hora a cerca de oito horas (74) para formar o artigo nanocompósito de ferro poroso. O artigo nanocompósito de ferro poroso é lavado e seco (75).

[0092] De modo a remover um poluente, tal como fósforo, o artigo nanocompósito de ferro poroso é imerso em uma solução fluida contendo o poluente (76). Após a remoção do poluente, o artigo nanocompósito de ferro poroso é imerso em uma solução a um pH superior a cerca de 12 para recuperar fósforo do artigo nanocompósito de ferro poroso (77) .

Fabricação de Esponja de Nanoparticulas de Cobre

[0093] A figura 10B é um fluxograma que ilustra um método de exemplo (80) para a fabricação de um artigo nanocompósito de cobre poroso, a partir de cloreto de cobre (II), de acordo com várias formas de realização. No exemplo da Figura 10B é fornecida uma estrutura de scaffold porosa (81). A estrutura de scaffold porosa é lavada e seca (82).

A estrutura de scaffold porosa é imersa em uma solução de cloreto de cobre (II) com uma concentração entre cerca de 0,001 e cerca de 5 M a um pH entre cerca de 2 e cerca de 9 por cerca de 10 minutos a cerca de 60 minutos (83) . A estrutura de scaffold porosa é seca em um forno a mais de cerca de 100°C por cerca de uma hora a cerca de oito horas

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34/44 (84) para formar o artigo nanocompósito poroso de cobre. A esponja de nanoparticuias de cobre porosa é lavada e seca (85) .

Fabricação de Esponja de Nanoparticulas de Selênio

[0094] A figura 10C é um fluxograma que ilustra um método de exemplo (90) para a fabricação de um artigo nanocompósito poroso de selênio a partir de ácido selenoso, de acordo com várias formas de realização. No exemplo da figura 10C, uma estrutura de scaffold porosa é fornecida (91). A estrutura de scaffold porosa é lavada e seca (92). A estrutura de scaffold porosa é imersa em uma solução de ácido selenoso com uma concentração entre cerca de 0,001 e cerca de 5 M a um pH entre cerca de 2 e cerca de 9 por cerca de 10 minutos a cerca de 60 minutos (93). A estrutura de scaffold porosa é seca em um forno a mais de cerca de 100°C por cerca de uma hora a cerca de oito horas (94) para formar artigo nanocompósito de selênio poroso. O artigo nanocompósito de selênio poroso é lavado e seco (95).

Fabricação de Esponja de Nanoparticulas de Alumínio

[0095] A figura 10D é um fluxograma que ilustra um método de exemplo (100) para a fabricação de um artigo nanocompósito poroso a partir de sulfato de amônio e alumínio, de acordo com várias formas de realização. No exemplo da figura 10D é fornecida uma estrutura de scaffold porosa (101) . A estrutura de scaffold porosa é lavada e seca (102). A estrutura de scaffold porosa é imersa em uma solução de sulfato de amônio e alumínio com uma concentração entre cerca de 0,001 e cerca de 5 M a um pH entre cerca de 2 e cerca de 9 por cerca de 10 minutos a cerca de 60 minutos (103) . A estrutura de scaffold porosa é

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35/44 seca em um forno a mais de cerca de 100°C por cerca de uma hora a cerca de oito horas (104) para formar o artigo nanocompósito poroso de alumínio. O artigo nanocompósito de alumínio poroso é lavado e seco (105).

Fabricação de Esponja de Nanoparticulas de Níquel

[0096] A figura 10E é um fluxograma que ilustra um método de exemplo (110) para a fabricação de um artigo nanocompósito poroso de níquel a partir de sulfato de níquel (II), de acordo com várias formas de realização. No exemplo da figura 10E é fornecida uma estrutura de scaffold porosa (111) . A estrutura de scaffold porosa é lavada e seca (112) . A estrutura de scaffold porosa é imersa em uma solução de sulfato de níquel (II) com uma concentração entre cerca de 0,001 e cerca de 5 M a um pH entre cerca de 2 e cerca de 9 por cerca de 10 minutos a cerca de 60 minutos (113). A esponja é seca em um forno a mais de cerca de 100°C por cerca de uma hora a cerca de oito horas (114) para formar o artigo nanocompósito poroso de níguel. O artigo nanocompósito poroso de níquel é lavado e seco (115).

Fabricação de Esponja de Nanoparticulas de Zinco

[0097] A figura 10F é um fluxograma que ilustra um método de exemplo (120) para a fabricação de um artigo nanocompósito poroso de zinco a partir de nitrato de zinco hexaidratado, de acordo com várias formas de realização. No exemplo da figura 10F, uma estrutura de scaffold porosa é fornecida (121) . A estrutura de scaffold porosa é lavada e seca (122) . A estrutura de scaffold porosa é imersa em uma solução de hexaidrato de nitrato de zinco com uma concentração entre cerca de 0,001 e cerca de 5 M a um pH

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36/44 entre cerca de 2 e cerca de 9 por cerca de 10 minutos a cerca de 60 minutos (123) . A estrutura de scaffold porosa é seca em um forno a mais de cerca de 100°C por cerca de uma hora a cerca de oito horas (124) para formar o artigo nanocompósito poroso de zinco. O artigo nanocompósito poroso de zinco é lavado e seco (125).

Fabricação de Esponja de Nanoparticulas de

	[0098] A figura	10 G é um	fluxograma	que	ilustra
um método	de exemplo (130	) para a	fabricação de um artigo
nanocompós	ito poroso de	titânio,	a partir	de	hidrato
sulfato de titânio, de	acordo	com várias	f o	rmas de
realização	No exemplo	da figura	10G é fornecida uma
estrutura	de scaffold porosa (131) .	A estrutura	de	scaffold
porosa é	lavada e seca	(132) . A	estrutura	de	scaffold
porosa é	imersa em uma	solução	de hidrato	sulfato de

titânio com uma concentração entre cerca de 0,001 e cerca de 5 M a um pH entre cerca de 2 e cerca de 9 por cerca de 10 minutos a cerca de 60 minutos (133) . A esponja é seca em um forno a mais de cerca de 100°C por cerca de uma hora a cerca de oito horas (134) para formar o artigo nanocompósito poroso de titânio. O artigo nanocompósito poroso de titânio é lavado e seco (135) .

Fabricação de Nanoparticulas de Têxtil de Prata

[0099] A figura 11 é um fluxograma que ilustra um método de exemplo (140) para a fabricação de um têxtil nanocompósito de prata a partir de nitrato de prata, de acordo com várias formas de realização. No exemplo da figura 11 é fornecido um têxtil (141) . O têxtil é lavado e seco (142) . O têxtil é imerso em uma solução de nitrato de prata com uma concentração entre cerca de 0,001 e cerca de

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M a um pH entre cerca de 2 e cerca de 9 por cerca de 10 minutos a cerca de 60 minutos (143). O tecido é seco em um

forno	a mais	de	cerca	de	100°C	por cerca de	uma	hora	a
cerca	de doze	horas		(144)	para formar	o	tecido
nanocompôs1to	de	prata.	0	tecido	nanocompôs1to	de	prata	é

lavado e seco (145).

Aplicações de Artigos Nanocompósitos Porosos

[00100] Como descrito acima, os artigos nanocompósitos porosos descritos no presente documento podem ser utilizados para uma variedade de aplicações, como mostrado na Tabela 2 abaixo.

[00101] Tabela 2

Crescimento de nanomaterial em suporte poroso	Aplicação
Selênio	Adsorvente de mercúrio com até 100% de eficiência de captura
Selênio	Adsorvente de chumbo com até 57% de eficiência de captura
Cobre	Adsorvente de arsênico com até 91% de eficiência de captura
Ferro	Adsorvente de arsênico com até 61% de eficiência de captura
Ferro	Adsorvente de fostato com mais de 80% de eficiência de captura
Prata	Materiais e superficies antimicrobianos
Manganês, Alumínio	Dessalinização de água
Manganês, Zinco, Titânio	Catálise química e síntese

[00102] Os termos e expressões que foram empregados são usados como termos de descrição e não de limitação, e não há intenção no uso de tais termos e expressões de exclusão de quaisquer equivalentes dos

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38/44 recursos mostrados e descritos ou porções dos mesmos.

[00103] Entretanto é reconhecido que várias modificações são possíveis dentro do escopo das formas de realização da presente revelação. Assim, deve ser entendido que, embora a presente revelação tenha sido especificamente divulgada por formas de realização específicas e recursos opcionais, a modificação e a variação dos conceitos revelados no presente documento podem ser recorridas por aqueles versados na técnica, e que essas modificações e variações são consideradas dentro do escopo das formas de realização da presente revelação.

[00104] Neste documento, os valores expressos em um formato de intervalo devem ser interpretados de maneira flexível para incluir não apenas os valores numéricos explicitamente citados como limites do intervalo, mas também todos os valores ou subintervalos individuais abrangidos nesse intervalo, como se cada valor numérico e subintervalo fossem explicitamente citados. Por exemplo, um intervalo de cerca de 0,1% a cerca de 5% ou cerca de 0,1% a 5% deve ser interpretado como incluindo não apenas cerca de 0,1% a cerca de 5%, mas também os valores individuais (por exemplo, 1%, 2%, 3% e 4%) e os subintervalos (por exemplo, 0,1% a 0,5%, 1,1% a 2,2%, 3,3% a 4,4%) dentro do intervalo indicado. A declaração cerca de X a Y tem o mesmo significado que cerca de X a cerca de Y, a menos que indicado de outra forma. Da mesma forma, a afirmação cerca de X, Y ou Z tem o mesmo significado que cerca de X, sobre Y ou Z, a menos que indicado de outra forma.

[00105] Neste documento, os termos um, uma ou

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39/44 o, a são usados para incluir um ou mais de um, a menos que o contexto indique claramente o contrário. 0 termo ou é usado para se referir a um não exclusivo ou, a menos que indicado de outra forma. A declaração pelo menos um de A e B tem o mesmo significado que A, B ou A e B. Além disso, deve ser entendido que a fraseologia ou terminologia empregada no presente documento, e não definida de outra forma, é apenas para fins de descrição e não de limitação. Qualquer uso de cabeçalhos de seção tem como objetivo auxiliar a leitura do documento e não deve ser interpretado como limitative; informações relevantes para um cabeçalho de seção podem ocorrer dentro ou fora dessa seção especifica.

[00106] Nos métodos descritos no presente documento, os atos podem ser realizados em qualquer ordem, sem se afastar dos princípios da revelação, exceto quando uma sequência temporal ou operacional for explicitamente citada. Além disso, atos especificados podem ser executados simultaneamente, a menos que uma linguagem explícita de reivindicação cite que eles devem ser executados separadamente. Por exemplo, um ato reivindicado de X e um ato reivindicado de Y podem ser conduzidos simultaneamente dentro de uma única operação, e o processo resultante ficará dentro do escopo literal do processo reivindicado.

[00107] O termo cerca de, conforme empregado no presente documento pode permitir um grau de variabilidade em um valor ou intervalo, por exemplo, dentro de 10%, dentro de 5% ou dentro de 1% de um valor declarado ou de um limite declarado de um intervalo e inclui o valor ou intervalo exato declarado.

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40/44

[00108] O termo substancialmente, conforme empregado no presente documento se refere à maioria de, ou principalmente, em pelo menos cerca de 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 96%, 97%, 98%, 99 %, 99,5%, 99,9%, 99, 99%, ou pelo menos cerca de 99,999% ou mais, ou 100%.

Formas de Realização Adicionais

[00109] São fornecidas as formas de realização exemplares, cuja numeração não deve ser interpretada como designando níveis de importância.

[00110] A forma de realização 1 fornece um artigo, compreendendo: uma estrutura de scaffold porosa que compreende uma pluralidade de suportes; e uma pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos dispostos sobre pelo menos um dos suportes.

[00111] A forma de realização 2 fornece o artigo da forma de realização 1, em que a estrutura de scaffold porosa compreende uma resina, um metal, vidro, cerâmica, silício, carvão ativado ou uma combinação dos mesmos.

[00112] A forma de realização 3 fornece o artigo da forma de realização 1, em que a estrutura de scaffold porosa é uma esponja.

[00113] A forma de realização 4 fornece o artigo da forma de realização 3, em que a esponja compreende uma pluralidade de fibras.

[00114] A forma de realização 5 fornece o artigo da forma de realização 4, em que a pluralidade de fibras inclui um ou mais polímeros escolhidos entre poliuretano, celulose, poliamida, poliestireno, tereftalato de polietileno, polipropileno ou suas misturas.

[00115] A forma de realização 7 fornece o artigo

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41/44 de acordo com qualquer uma das formas de realização 1-6, em que pelo menos um poro do artigo poroso tem um tamanho na faixa de cerca de 100 nanômetros a cerca de 500 nanômetros.

[00116] A Forma de realização 8 fornece o artigo de acordo com qualquer uma das Formas de realização 1-7, em que pelo menos um nanomaterial metálico ou não metálico inclui um ou mais metais, metais ou óxidos metálicos.

[00117] A forma de realização 9 fornece o artigo da forma de realização 8, em que o um ou mais não metais, metais ou óxidos metálicos variam de cerca de 5% em peso a

cerca de	100% em	peso	do	nanomaterial	metálico	ou	não
metálico.
	[00118] A	forma	de	realização 10	fornece	o artigo
da forma	de realização	9,	em que pelo	menos um	dos	não

metais ou metais é escolhido dentre selênio, cobre, zinco, ferro, níquel, cálcio, magnésio, titânio, suas misturas ou ligas dos mesmos.

[00119] A forma de realização 11 fornece o artigo da forma de realização 9, em que pelo menos um dos óxidos metálicos é escolhido dentre óxido de ferro, óxido cúprico,

alumina,	óxido de zinco,	óxido de	níquel	ou	misturas dos
mesmos.	[00120] A forma	de realização	10	fornece um
sistema	para remover um	poluente	de um	meio fluido, o
sistema	compreendendo: um	artigo	pelo menos	parcialmente

disposto dentro de um meio fluido, o artigo compreendendo: uma estrutura de scaffold porosa compreendendo uma pluralidade de suportes; e uma pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos dispostos em pelo menos um dos suportes.

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[00121] A Forma de realização 11 fornece ο sistema da forma de realização 10, em que a estrutura de scaffold porosa compreende uma resina, um metal, vidro, uma cerâmica, um silício, carvão ativado ou uma combinação dos mesmos.

[	00122] A	Forma de realização	12	fornece	o
sistema da	Forma	de realização 10, em	que a	estrutura
porosa do scaffold	é uma esponja.
[	00123] A	forma de realização	13	fornece	o
sistema da	forma	de realização 12, em	que	a esponja
compreende	uma pluralidade de fibras.
[	00124] A	forma de realização	14	fornece	o
sistema da	forma de realização 13, em que	a pluralidade	de

fibras inclui um ou mais polímeros escolhidos entre poliuretano, celulose, poliamida, poliestireno, tereftalato de polietileno, polipropileno ou suas misturas.

[00125] A forma de realização 15 fornece o sistema de acordo com qualquer uma das formas de realização

10-14, em	que pelo	menos	um poro do artigo	poroso	tem	um
tamanho na	faixa	de	cerca	de 100 nanômetros	a cerca	de	500
nanômetros	[00126]	A	forma	de realização	16 fornece	o

sistema de acordo com qualquer uma das formas de realização 10-15, em que pelo menos um nanomaterial metálico ou não metálico inclui um ou mais não metais, metais ou óxidos metálicos.

[00127] A Forma de realização 17 fornece o sistema da forma de realização 16, em que o um ou mais não metais, metais ou óxidos metálicos variam de cerca de 5% em peso a cerca de 100% em peso do nanomaterial metálico ou

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43/44 não metálico.

[00128] A forma de realização 18 fornece o sistema da forma de realização 17, em que pelo menos um dos não metais ou metais é escolhido dentre selênio, cobre, zinco, ferro, níquel, cálcio, magnésio, titânio, suas misturas ou ligas dos mesmos.

[00129] A forma de realização 19 fornece o sistema da forma de realização 16, em que pelo menos um dos óxidos metálicos é escolhido dentre óxido de ferro, óxido cúprico, alumina, óxido de zinco, óxido de níquel ou suas misturas.

[00130] A forma de realização 20 fornece o sistema de acordo com qualquer uma das formas de realização

10-19, em que o meio fluido é escolhido dentre um líquido, gás ou uma combinação dos mesmos.

	[	00131] A	forma de	realização	21	fornece o
sistema	da	forma de	: realização	20, em que <	d líquido é água.
	[	00132] A	forma de	realização	22	fornece o
sistema	da	Forma	de realização 20, em	que o	gás é ar
atmosférico	i ou gás	de combustão	•
	[	00133] A	forma de	realização	23	fornece o
sistema	de	acordo com qualquer	uma das formas de	realização
10-22,	em	que o	poluente é	escolhido	dentre	mercúrio,

chumbo, arsênico, fosfato ou suas misturas.

[00134] A forma de realização 24 fornece um método para fazer um nanocompósito poroso, o método compreendendo: imersão, pelo menos parcial, de um artigo poroso em uma solução, a solução compreendendo: um ou mais não metais, metais, sais metálicos, ácidos metálicos ou misturas dos mesmos; aquecimento do artigo poroso para

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44/44 reduzir um ou mais não metais, metais, sais metálicos, ácidos metálicos ou suas misturas; e formação de uma pluralidade de nanomateriais metálicos no artigo poroso a partir de um ou mais não metais, metais, sais metálicos, ácidos metálicos ou suas misturas.

[00135] A forma de realização 25 fornece o método da forma de realização 24, em que os nanomateriais metálicos são formados em pelo menos uma de uma superfície externa e interna do artigo poroso.

[00136] A forma de realização 26 fornece o método da forma de realização 24, em que os nanomateriais metálicos incluem pelo menos um metal escolhido dentre selênio, cobre, zinco, ferro, níquel, cálcio, magnésio, titânio, suas misturas ou ligas dos mesmos.

[00137] A forma de realização 27 fornece o método da forma de realização 24, em que os nanomateriais metálicos incluem um óxido metálico escolhido a partir de óxido de ferro, óxido cúprico, alumina, óxido de zinco, óxido de níquel ou suas misturas.

[00138] A forma de realização 28 fornece o método da Forma de realização 24, em que o artigo poroso é aquecido a uma temperatura variando de cerca de 100°C a cerca de 500°C.

[00139] Vários exemplos foram descritos. Estes e outros exemplos estão dentro do escopo das reivindicações a seguir.

Claims

1. Artigo, compreendendo:

uma estrutura de scaffold porosa compreendendo uma pluralidade de suportes; e uma pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos dispostos em pelo menos um dos suportes, em que cada um da pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos está diretamente ligado a pelo menos um dos suportes.

2/7

7. Artigo de acordo com a reivindicação 6, em que pelo menos um dos metais ou não metais é escolhido dentre selênio, cobre, alumínio, zinco, ferro, níquel, cálcio, magnésio, titânio, prata, manganês, suas misturas ou ligas dos mesmos.

8. Artigo de acordo com a reivindicação 5, em que pelo menos um dos óxidos metálicos é escolhido dentre óxido de ferro, óxido cúprico, alumina, óxido de zinco, óxido de níquel, óxido de manganês, óxido de magnésio ou misturas dos mesmos.

9. Artigo de acordo com a reivindicação 1, em que a estrutura de scaffold porosa compreende um tecido e a pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos compreende pelo menos um dentre prata ou cobre.

10. Método para fabricar um nanocompósito poroso, o método compreendendo:

imersão, pelo menos parcial de uma estrutura de scaffold porosa em uma solução, a solução compreendendo:

um ou mais não metais, metais, sais metálicos, ácidos metálicos ou suas misturas;

aquecimento da estrutura porosa do scaffold para reduzir um ou mais metais, não metais, sais metálicos, ácidos metálicos ou suas misturas; e formação de uma pluralidade de nanomateriais metálicos em pelo menos um suporte de uma pluralidade de suportes da estrutura de scaffold porosa, a partir de um ou mais não metais, metais, sais metálicos, ácidos metálicos ou suas misturas, para formar o nanocompósito poroso;

em que cada um da pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos está diretamente ligado a pelo

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2. Artigo de acordo com a reivindicação 1, em que cada um da pluralidade de nanomateriais tem um diâmetro entre cerca de 5 nm e cerca de 500 nm.

3/7 menos um dos suportes.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, em que o um ou mais metais, não metais, sais metálicos, ácidos metálicos ou misturas dos mesmos incluem pelo menos um dentre sulfato ferroso heptaidratado, cloreto de cobre (II), ácido selenoso, sulfato de amônio e alumínio, sulfato de níquel (II), nitrato de zinco hexaidratado, hidrato de sulfato de titânio, nitrato de prata ou combinações dos mesmos.

12. Método de acordo com a reivindicação 10, em que o um ou mais metais, não metais, sais de metais, ácidos metálicos ou suas misturas estão em uma concentração entre cerca de 0,001 M e cerca de 5 M.

13. Método de acordo com a reivindicação 10, em que a estrutura de scaffold porosa é pelo menos parcialmente imersa na solução a um pH entre cerca de 2 e cerca de 9.

14. Método de acordo com a reivindicação 10, em que os nanomateriais metálicos são formados em pelo menos uma de uma superfície externa e interna da estrutura porosa do scaffold.

15. Método de acordo com a reivindicação 10, em que o artigo poroso é aquecido a uma temperatura variando de cerca de 100°C a cerca de 500°C.

16. Método de acordo com a reivindicação 10, em que a estrutura de scaffold porosa compreende um tecido, o um ou mais metais compreendem nitrato de prata e a pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos compreende nanomateriais de prata.

17. Sistema para fabricar um nanocompósito

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3. Artigo de acordo com a reivindicação 1, em que a estrutura de scaffold porosa é uma esponja, em que a esponja compreende uma pluralidade de fibras e em que, pelo menos, uma porção da pluralidade de nanomateriais está disposta em uma superfície de pelo menos uma das fibras e pelo menos uma porção da pluralidade de nanomateriais está disposta dentro de pelo menos uma das fibras.

4/7 poroso, compreendendo:

um sistema de aplicação de íons metálicos ou não metálicos configurado para imergir parcialmente uma estrutura de scaffold porosa em uma solução, a solução compreendendo:

um ou mais não metais, metais, sais metálicos, ácidos metálicos, ou suas misturas; e um dispositivo de aquecimento configurado para aquecer a estrutura de scaffold porosa para reduzir um ou mais metais, não metais, sais metálicos, ácidos metálicos ou suas misturas, formando assim uma pluralidade de nanomateriais metálicos em pelo menos um suporte de uma pluralidade de suportes da estrutura de scaffold porosa de um ou mais não metais, metais, sais de metais, ácidos metálicos ou misturas dos mesmos, de modo a formar o nanocompósito poroso.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, em que o sistema de aplicação de íons metálicos ou não

metálicos compreende um banho de íons e a estrutura de scaffold porosa é uma estrutura de scaffold porosa flexível. 19. Sistema de acordo com a reivindicação 18, em

que o sistema de aplicação de íons metálicos ou não metálicos compreende um aplicador de íons e a estrutura de scaffold porosa é uma estrutura de scaffold porosa, rígida.

20. Método de tratamento de uma corrente de fluido, o método compreendendo:

imersão de um nanocompósito poroso com a corrente de fluido, em que o nanocompósito poroso compreende:

uma estrutura de scaffold porosa compreendendo

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4. Artigo de acordo com a reivindicação 3, em que a pluralidade de fibras inclui um ou mais polímeros escolhidos entre poliuretano, poliamida, poliestireno, tereftalato de polietileno, polipropileno ou suas misturas.

5/7 uma pluralidade de suportes; e uma pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos dispostos em pelo menos um dos suportes, em que cada um da pluralidade de nanomateriais está diretamente ligado a pelo menos um dos suportes.

21. Método de acordo com a reivindicação 20, em que a corrente de fluido compreende mercúrio e a pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos compreende selênio.

22. Método de acordo com a reivindicação 20, em que a corrente de fluido compreende arsênico e a pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos compreende cobre ou óxido cúprico.

23. Método de acordo com a reivindicação 20, em que a corrente de fluido compreende fosfatos e a pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos compreende ferro ou óxido de ferro.

24. Método de acordo com a reivindicação 20, em que a corrente de fluido compreende reagentes e a pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos compreende pelo menos um dentre zinco, titânio ou manganês.

25. Método de acordo com a reivindicação 20, em que a corrente de fluido compreende água salgada e a pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos compreende pelo menos um dentre manganês ou alumínio.

26. Método de acordo com a reivindicação 20, em que a corrente de fluido compreende particulados e a pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos compreende pelo menos um dentre prata e cobre.

27. Método de acordo com a reivindicação 20,

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5. Artigo de acordo com a reivindicação 1, em que a estrutura de scaffold porosa é uma cerâmica porosa.

6/7 compreendendo ainda a imersão do nanocompósito poroso em uma solução com um pH maior que cerca de 12.

28. Sistema para tratamento de um meio fluido, o sistema compreendendo:

um artigo disposto, pelo menos parcialmente dentro do meio fluido, o artigo compreendendo:

uma estrutura de scaffold porosa compreendendo uma pluralidade de suportes; e uma pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos dispostos sobre pelo menos um dos suportes, em que cada um da pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos está diretamente ligado a pelo menos um dos suportes.

29. Sistema de acordo com a reivindicação 28, em que a corrente de fluido inclui um poluente escolhido entre mercúrio, chumbo, arsênico, cádmio, cromo, nitrato, fosfato, ácido perfluoroctanóico (PFOA), ácido perfluoroctanossulfônico, dioxina, bifenilas policloradas, hidrocarbonetos aromáticos policiclicos, desreguladores endócrinos, aldeido fórmico, óxido de enxofre, óxido nitroso ou suas misturas.

30. Sistema de acordo com a reivindicação 28, em que a corrente de fluido inclui micróbios e a pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos inclui pelo menos um dentre nanomateriais de prata ou cobre.

31. Sistema de acordo com a reivindicação 28, em que a corrente de fluido inclui reagentes e a pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos inclui pelo menos um dentre manganês, zinco ou titânio.

32. Sistema de acordo com a reivindicação 28, em

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6. Artigo de acordo com a reivindicação 1, em que a pluralidade de nanomateriais compreende um ou mais metais, não metais ou óxidos metálicos entre cerca de 1% em peso a cerca de 100% em peso do nanomaterial metálico ou não metálico.

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7/7 que a corrente de fluido compreende água salgada e a pluralidade de nanomateriais metálicos ou não metálicos inclui pelo menos um de manganês ou alumínio.