Estudo da cinética de adsorção em diferentes temperaturas para o corante Vermelho Congo em estrutura de sílica mesoporosa modificada com líquido iônico.

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Materiais

Autores

Souza, M.S. (INSTITUTO FEDERAL FLUMINENSE - CAMPUS CABO FRIO) ; Del Corso, V.M.G.A. (INSTITUTO FEDERAL FLUMINENSE - CAMPUS CABO FRIO) ; Silva, J.A.D. (INSTITUTO FEDERAL FLUMINENSE - CAMPUS CABO FRIO)

Resumo

Um estudo que vem se expandindo, nos dias atuais, é o que visa o desenvolvimento de produtos e técnicas para a redução dos impactos ambientais de poluentes em ambientes aquáticos. Uma alternativa de material com essa aplicabilidade são os produtos de alta capacidade adsortiva. Diante disso, foi sintetizada uma sílica mesoporosa organofuncionalizada com um fragmento proveniente do líquido iônico cloreto de 1-etil-3-(n-propil-trimetóxisilano)-imidazólio, diferente das já conhecidas na literatura. Para avaliar o potencial de aplicação desse material como sólido adsorvente, estudou-se sua cinética de adsorção, em diferentes temperaturas, frente ao corante aniônico Vermelho Congo, utilizado como molécula modelo. Observou-se um aumento da capacidade adsortiva com o aumento da temperatura.

Palavras chaves

sílica mesoporosa; líquido iônico; contaminante ambiental

Introdução

Atualmente, vem se ampliando a preocupação global com dejetos provenientes da produção industrial (TORRESI ET AL., 2010). Produtos com alta capacidade de adsorção é uma alternativa com grande perspectiva global para solucionar parte desse problema (ALEXANDER ET AL., 1978). Diante disso é importante avaliar o potencial de adsorção de novos materiais adsorventes assim como estudar sua cinética, pois esse estudo revela dados fundamentais sobre o potencial de aplicação destes materiais (DE OLIVEIRA E FRANCA, 2009). O objetivo desse trabalho é analisar a variação da capacidade de adsorção do corante aniônico Vermelho Congo (usada como molécula modelo) em função da variação de temperatura.

Material e métodos

O material analisado foi uma amostra de sílica mesoporosa contendo o fragmento orgânico derivado do líquido iônico cloreto de 1-etil-3-(n-propil- trimetóxisilano)-imidazólio ancorado à sua estrutura. Essa sílica foi sintetizada seguindo um procedimento similar ao descrito em Barrera et al. (2011), por processo de co-condensação, utilizando tetraetilortosilicato (TEOS) e o líquido iônico supracitado (5 mol% em relação ao TEOS) como precursores sililados e Triton X100 como surfactante. Essa reação é mostrada na figura 1. Já o líquido iônico sililado foi previamente produzido utilizando uma metodologia baseada na descrita em De Lima (2011). O estudo cinético foi realizado em três temperaturas diferentes (25, 35 e 45ºC), com uma solução 140ppm de Vermelho Congo e 10mg da sílica, utilizando banho metabólico Dunbnoff para controlar a agitação (150 rpm) e a temperatura. As amostras foram coletadas em períodos de tempo pré-determinados, a saber: 0, 10, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 180 e 300min e a sílica removida do meio por centrifugação. Os sobrenadantes foram analisados por espectroscopia na região do UV-visível.

Resultado e discussão

A partir do gráfico de capacidade de adsorção da sílica em função do tempo (Gráfico 1a) pôde-se notar que a capacidade de adsorção aumentou com o aumento da temperatura. A cinética da adsorção pode se apresentar de três formas diferentes: pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem ou difusão intrapartícula, as quais são determinadas através de tratamentos matemáticos dos resultados obtidos. (BERTOLINI E FUNGARO,2011). Pôde-se determinar através da modelagem matemática que essa adsorção segue uma cinética de pseudo-segunda ordem, ou seja, cada molécula de adsorbato ocupa dois sítios de adsorção do adsorvente, como apresentado no gráfico 1b.

Síntese de sílica modificada com fragmento proveniente do líquido iônico cloreto de 1-etil-3- (n-propil-trimetóxisilano)-imidazólio.


(a)Curvas de adsorção versus tempo para as diferentes temperaturas; (b) Modelagem cinética de pseudo-segunda ordem para os resultados obtidos.

Conclusões

Diante dos resultados obtidos experimentalmente, pode-se concluir que o aumento da temperatura é capaz de ampliar a ação do material produzido e, assim, conferir-lhe maior potencial de uso como adsorvente de poluentes ambientais.

Agradecimentos

IFF - Campus Cabo Frio, CNPq, CAPES, FAPERJ

Referências

ALEXANDER, F.; POOTS, V. J.; MCKAY, G. Adsorption kinetics and diffusional mass transfer processes during color removal from effluent using silica. Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development, v. 17, n. 4, p. 406-410, 1978.
BARRERA, D. et al. Non-hydrothermal Synthesis of Cylindrical Mesoporous Materials: Influence of the Surfactant/Silica Molar Ratio. Adsorption Science & Technology, v. 29, n. 10, p. 975-988, 2011.
BERTOLINI, T. C.; FUNGARO, D. A. Estudos de Equilíbrio e Modelagem Cinética da Adsorção do Corante Cristal Violeta sobre Zeólitas de Cinzas Leve e Pesada de Carvão. Anais do 3rd International Workshop| Advances in Cleaner Production, p. 1-10, 2011.
DE LIMA, P. G. Micro-ondas na Síntese de Líquidos Iônicos. Revista Virtual de Química, v. 3, n. 4, p. 325-338, 2011.
DE OLIVEIRA, V. F.; FRANCA, A. S. Estudo da cinética e da termodinâmica de adsorção da torta prensada de crambe (crambe abyssinica) em sua aplicação como biosorvente em soluções aquosas de corante. VIII Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica. Uberlândia, Minas Gerais, Brasil 2009.
TORRESI, S. I. C. D.; PARDINI, V. L.; FERREIRA, V. F. O que é sustentabilidade? Química Nova, v. 33, p. 1-1, 2010. Disponível em: < http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422010000100001&nrm=iso >.