60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

A argila é um material natural do solo e seus minerais são denominados argilominerais. Estes compostos são silicatos hidratados que possuem estrutura em camadas constituídas por folhas contínuas formadas por tetraedros de silício (ou alumínio) e oxigênio, e folhas formadas por octaedros de alumínio (magnésio ou ferro), oxigênio e hidroxilas.As argilas possuem cargas negativas que são compensadas pela adsorção de cátions, podendo estes serem trocados nas superfícies externas de suas camadas. A quantidade de cátions adsorvidos necessários para a neutralização das cargas negativas nas camadas do material é medida pela Capacidade de Troca Catiônica. O processo de pilarização consiste na intercalação de poliidroxicátions, seguida de calcinação, resultando em óxidos que mantêm as camadas separadas e expondo as superfícies internas das argilas.Merece destaque pesquisas que viabilizam a utilização de argilas modificadas para obtenção de processos mais eficientes e economicamente viáveis, no que diz respeito a separação e a adsorção. Dessa forma, objetiva-se modificar a estrutura das argilas Montmorilonitas Sintética KSF e Natural STx-1, aplicando-se diferentes métodos, com a finalidade de melhorar a sua capacidade adsorvente utilizando como sonda o antraceno e o ácido 9-antróico.

METODOLOGIA:

Troca de Na⁺ por Ca²⁺: Em um erlenmeyer, adicionou-se argila, água Mili-Q e HCl concentrado, sob agitação constante. Acrescentou-se à suspensão de argila CaCl₂, mantendo-se a solução sob agitação por 24 h. Em seguida, manteve-se a solução em processo de decantação por 8 h e retirou-se o sobrenadante. O precipitado, argila KSF-Ca²⁺, foi lavado com água destilada e separado da fase aquosa por centrifugação a 3600 rpm por 20 min. Ao final da lavagem o material foi colocado em estufa à 80°C, durante 3 dias, obtendo-se o sólido desejado. O sobrenadante foi analisado por FAS. Troca de Na⁺ por Cu²⁺: O mesmo procedimento descrito acima foi realizado trocando a solução de CaCl₂ por CuCl₂.2H₂O. Os sobrenadantes foram analisados por AES com lâmpada de catodo oco para cobre. Pilarização: As argilas KSF e STx-1 foram misturadas com a solução pilarizante de alumínio e agitadas por um período de 3 h, em temperatura ambiente. Após agitação e posterior sedimentação, retirou-se o sobrenadante e colocou-se o sólido para secar em estufa a 80°C. A calcinação das argilas ocorreu a 450°C e em seguida conservadas em dessecador. Análises no X-RD e no IR foram realizadas nas argilas naturais e pilarizadas. Em seguida foram feitas isotermas de adsorção de antraceno e ácido 9-antróico de todas as argilas.

RESULTADOS:

De acordo com os espectros obtidos verificou-se que as modificações foram realizadas. A partir do X-RD observou-se variação do espaço lamelar causada pela pilarização, sendo a KSF maior. Já o IR evidencia a troca iônica na argila natural pelo aumento da banda 3440 cm^-1 em relação a banda 3630 cm^-1. Isoterma do antraceno: O antraceno nas argilas pilarizadas apresenta perfil de adsorção característico de alta afinidade adsovente/adsorbato, enquanto nas naturais, de Ca e Cu, o perfil da isoterma é de menor afinidade. Nas pilarizadas, a adsorção é mais efetiva devido à presença dos poros hidrofóbicos. Nas não pilarizadas, a adsorção ocorre em sítios de baixa densidade de carga na região interlamelar. Isoterma do ácido 9-antróico: Nas argilas KSF purificada e STx-1 pilarizada, a isoterma mostra que a adsorção é lenta e facilitada pelo aumento da concentração do ácido. A dificuldade da interação deve-se à repulsão eletrostática entre a espécie ionizada e a argila, e ao efeito estérico da carbonila. Para as de Ca e Cu a adsorção é menor em função da interação da COOH com os cátions trocáveis. Nas não pilarizadas, a adsorção ocorre coordenada aos cátions metálicos presentes na superfície externa das lamelas. Já nas pilarizadas o ácido tem acessibilidade ao espaço interlamelar diminuída.

CONCLUSÕES:

Através das técnicas de caracterização das argilas, observou-se a ocorrência da modificação, tanto na KSF quanto na STx-1, havendo, portanto, a troca catiônica e a pilarização. Constatou-se também que as modificações aumentaram significativamente a eficiência na adsorção dos compostos orgânicos antraceno e ácido 9-antróico em meio aquoso. Pelos espectros de absorção e pelas isotermas de adsorção, comprovou-se que o objetivo principal foi alcançado, ou seja, houve uma determinada adsorção dos compostos orgânicos por todas as argilas modificadas. A eficiência na adsorção do antraceno pode ser mostrada como: STx-1 pilarizada > KSF pilarizada > KSF-Cu²⁺ > KSF-Ca²⁺, e para o ácido 9-antróico, a eficiência ocorreu da seguinte forma: KSF pilarizada > KSF-Cu²⁺ > KSF-Ca²⁺ > STx-1 pilarizada.

Instituição de fomento: PROEX-UNESP

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave: argilas modificadas, pilarização, adsorção

E-mail para contato: pastre@ibilce.unesp.br