Materiais híbridos nanoestruturados sintetizados a partir da funcionalização de esmectitas para imobilização de espécies inorgânicas e orgânicas

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

Este trabalho teve como objetivo a síntese de materiais híbridos nanoestruturados a partir da funcionalização de argilas smectitas com os grupos funcionais sulfidrila (SH) e amino (NH2) para aplicação em processos de adsorção. Foram utilizadas amostras de montmorilonita e de argila sintética, denominada laponita. Dentre as amostras de montmorilonita, foi utilizada uma americana comercial (cloisite-Na) e outra in natura da região de Campina Grande, Paraíba. As rotas de modificação propostas basearam-se na reação química entre as hidroxilas superficiais das argilas e os grupos hidrolisáveis dos silanos (3-mercaptopropil) trimetoxissilano e (3-aminopropil)trietoxissilano na presença de tolueno ou solução alcoólica sob refluxo. O presente trabalho demonstrou que as rotas de modificação propostas foram eficientes para imobilizar as moléculas de silano na estrutura das argilas, sendo que o grau de funcionalização variou com o tipo da argila, pré-tratamento ácido, o tipo de agente modificador e o tipo de solvente utilizado. Os resultados de caracterização indicaram que a estrutura original da argila não foi alterada após funcionalização. A funcionalização modificou a natureza da argila de altamente hidrofílica para hidrofóbica e organofílica. A quantidade de grupos mercaptopropil imobilizados foi de 1,76mmol/g, 1,45mmol/g e 1,2mmol/g para as amostras de montmorilonita brasileira, cloisite e laponita, respectivamente. Para o grupo aminopropil, foram determinados valores de 2,0mmol/g (cloisite) e 1,5mmol/g (laponita). Tanto a área superficial quanto o volume de poros foram significativamente reduzidos após a funcionalização. O acesso aos grupos funcionais imobilizados (SH) foi convenientemente determinado através do método de Volhard sendo que valores na faixa de 60%-70 % foram obtidos para as amostras de montmorilonita e de 100% para a amostra de laponita. Valores de acessibildade similares a estes foram obtidos para os grupos NH2 imobilizados. As amostras de montmorilonita funcionalizadas com SH apresentaram capacidade de adsorção para os Cd(II) e de Ag(I) superior comparada à argila natural (160% e 900% maiores). Este resultado sugere que para as argilas funcionalizadas predominou o mecanismo de complexação dos íons metálicos pelos grupos SH (adsorção específica) enquanto que para a argila natural predomina o mecanismo de troca catiônica (inespecífico). Os ensaios de adsorção demontraram uma maior afinidade da argila laponita modificada com grupos SH pela espécie As(III) do que As(V). A maior adsorção (22,3mg/g), e melhor seletividade foram obtidas em condições de pH em que predomina a espécie trivalente neutra (H3AsO3). O processo de modificação proposto permitiu a obtenção de material adsorvente com seletividade e especificidade controlada através da escolha adequada do grupo funcional do silano e com grande potencial para ser aplicado em processos de separação e pré-concentração.

ASSUNTO(S)

engenharia de minas teses. engenharia metalúrgica teses.

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