ÁREA: Química Analítica
TÍTULO: APLICAçãO DA SíLICA GEL PREPARADA VIA SOL-GEL E FUNCIONALIZADA COM O LIGANTE 2-AMINOTIAZOL NA SORçãO DE CD (II), CU (II) E NI (II) EM MEIO AQUOSO
AUTORES: SILVA F.A.1; NEVES, R.C.F.1; CASTRO G.R.2; CRISTANTE V.M.3; FLORENTINO A.O.3; PRADO A.G.S.4; JORGE, S.M.A.3; PADILHA P.M.3.
1. PROGRAMA DE PóS-GRADUAçãO EM ZOOTECNIA – FACULDADE DE MEDICINA VETERINáRIA E ZOOTECNIA – DEPARTAMENTO DE MELHORAMENTO E NUTRIçãO ANIMAL/UNESP, BOTUCATU-SP (FABIOARLINDO@YAHOO.COM.BR);
2. FEIS/UNESP-DEPARTAMENTO DE FíSICA E QUíMICA, ILHA SOLTEIRA/SP;
3. IB/UNESP-DEPARTAMENTO DE QUíMICA E BIOQUíMICA, BOTUCATU/SP;
4. IQ/UNB, DEPARTAMENTO DE QUíMICA - BRASíLIA -DF, BRASIL.
RESUMO: Este trabalho descreve a preparação da sílica gel utilizando processo sol-gel, com posterior ancoramento do ligante 2-aminotiazol e a aplicação do material organofuncionalizado na sorção de Cd(II), Cu(II) e Ni(II) em meio aquoso. O novo adsorvente (SiAT) foi caracterizado por análise elementar, BET e FTIR. Os parâmetros físico-químicos que influenciam o processo de sorção dos íons metálicos pela SiAT (tempo de equilíbrio de sorção, pH e força iônica) foram otimizados utilizando-se o método de sorção em batelada. A capacidade de máxima sorção dos íons metálicos pela SiAT em mmol g-1 foi de: Cd (II) = 1,62; Cu (II) = 1,58 e Ni (II) = 1,55.
PALAVRAS CHAVES: determinação de cd (ii), cu (ii) e ni (ii); 2-aminotiazol silica gel; préconcentração.
INTRODUÇÃO: A poluição das águas naturais por contaminantes tanto biológicos quanto químicos é um problema de âmbito mundial, poucas áreas povoadas, sejam em países desenvolvidos ou não desenvolvidos, não sofrem de uma ou outra forma de poluição (HOZHINA, et. al., 2001). Atenção especial é focalizada no que diz respeito à poluição envolvendo metais pesados provenientes de atividades mineradoras e efluentes industriais de todos os tipos, devido aos riscos que impõem às espécies aquáticas como peixes e plantas e a quem delas se alimentam por apresentarem propriedades cumulativas (MARÍN-GUIRÃO et. al., 2005). Visando o monitoramento da contaminação de matrizes ambientais, muitas técnicas têm sido desenvolvidas, destacando-se a extração em fase sólida, por tornar possível a separação, a pré-concentração e a determinação desses contaminantes com baixos volumes de amostras e reagentes (PERCEVAL et. al., 2004). Considerando o exposto, o presente trabalho teve por objetivo, ancorar o ligante 2-aminotiazol na superfície da sílica, obtida pelo processo sol-gel e determinar a capacidade sorção de Cd(II), Cu(II) e Ni(II) do material organofuncionalizado.
MATERIAL E MÉTODOS: A sílica gel foi preparada utilizando o método sol-gel (RODELA et. al., 2002). O precursor de silício TEOS foi pré-hidrolisado sob agitação durante 2 horas em solução de etanol (razão volume de etanol/alcóxido = 1) e água (razão molar água/alcóxido = 2). O pH foi ajustado em 1 com ácido nítrico concentrado. Quando excedido o tempo de agitação foi adicionada solução contendo água (razão molar água/alcóxido = 25) e ácido nítrico (razão molar ácido/alcóxido = 0,7). Para que ocorresse a gelatinização das cadeias poliméricas foi adotado o tempo de maturação de cinco dias. A organofuncionalização da sílica gel sintetizada via sol-gel foi feita utilizando-se inicialmente a reação de silanização, com posterior ancoramento do ligante 2-aminotiazol (ROLDAN et. al., 2003). O material organofuncionalizado (SiAT) foi caracterizado por FTIR, BET e análise elementar. Os parâmetros físico-químicos que influenciam o processo de sorção (tempo de equilíbrio de sorção, pH e força iônica) e a capacidade máxima de sorção da SiAT foi determinada pelo método em batelada (PADILHA et. al., 1999).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A quantidade do grupo ligante ancorada na superfície da sílica gel determinada por análise de nitrogênio foi de 1,60 ± 0,06 mmol g-1. A área superficial da sílica gel pura determinada por BET foi de 614 ± 7 m2 g-1, a qual difere da SiAT,que foi de 442 ± 5 m2 g-1 (ROLDAN et. al., 2003). Os espectros no FTIR (Figura 1) apresentaram as seguintes bandas, característica do agente sililante e do grupo funcional ancorado na matriz sílica: vCH2 do agente sililante em 2954 e 2840 cm-1 respectivamente, deformação CH2 do grupo propil em 1388, 1440 e 1508 cm-1 e vC-H fora do plano das ligações de anel, característico de hidrocarbonetos aromáticos mononucleares em 958 cm-1 (ROLDAN et. al., 2003). Os parâmetros físico-químicos ótimos determinados nos experimentos de sorção dos íons metálicos pela SiAT foram: tempo de equilíbrio de sorção = 5 minutos, pH= 5,0 e força iônica = 0,10 mol L-1. A capacidade máxima de sorção dos íons metálicos (Ns) e da constante de sorção b obtidas a partir da linearização das isotermas de sorção, utilizando a equação modificada de Langmuir: Ns -1,62, 1,58 e 1,55 mmol g-1; b – 7,14, 5,30 e 3,20, respectivamente para Cd(II), Cu(II) e Ni(II) (ALCÂNTARA et. al., 2004).
CONCLUSÕES: Devido à possibilidade do controle das condições de crescimento das partículas primárias de sílica utilizando o processo sol gel, foi possível sintetizar um material com elevada área superficial e com uma maior quantidade de grupos silanóis superficiais, responsáveis pelo ancoramento de 1,60 mmol g-1 de grupos
2-aminotiazol. O material sintetizado por apresentar cinética rápida na sorção de íons metálicos e alta capacidade de sorção, poderá ser aplicado na pré-concentração de traços de metais presentes em amostras aquosas, utilizando-se sistemas em fluxo acoplados em linha com FAAS.
AGRADECIMENTOS:Os autores agradecem a FAPESP pelo suporte financeiro (Processo 03/13362-6) e a CAPES pela concessão de bolsa de mestrado do pós-graduando Fábio Arlindo Silva.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:ALCÂNTARA, I.L.; ROLDAN, P.S.; CASTRO, G.R.; MORAES, F.V.; SILVA, F.A.; PADILHA, C.C.F.; OLIVEIRA, J.D.; PADILHA, P.M. Determination of cadmium in mini-column packed with 2-aminothiazole-modified sílica gel. Analytical Sciences, v.20, p.1029-1032, 2004.
HOZHINA, E.I.; KHRAMOV, A.A.; GERASIMOV, P.A.; KUMARKOV, A.A. Uptake of heavy metals, arsenic and antimony by aquatic plants in the vicinity of ore mining and processing industries. Journal of Geochemical Exploration, v.74, n.1-3, p.153-162, 2001.
MARÍN-GUIRÃO, L.; ATUCHA, A.M.; BARBA, J.L.; LÓPEZ, E.M.; FERNÁNDEZ, A.J.G. Effects of mining on a seagrass ecosystem: metal accumulation and bioavailability, seagrass dynamics, and associated community structure. Marine Environmental Research, v.60, p.317-337, 2005.
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PERCEVAL, O.; COUILLARD, Y.; PINEL-ALLOUL, B.; GIGUERE, A.; CAMPBELL, P.G.C. Metal-induced stress in bivalves living along a gradient of Cd contamination: relating sub-cellular metal distribution to population-level responses. Aquatic Toxicology, v.69, n.4, p.327-345, 2004.
RODELA, C.B.; NUNES, L.A.O.; SAEKI, M.J.; FLORENTINO, A.O.; PADILHA, P.M. Caracterização textural e estrutural de catalisadores V2O5/TiO2 obtidos pelo método sol-gel: comparação entre secagem convencional e supercrítica. Química Nova, v.12, n.2, p.209-213, 2002.
ROLDAN, P.S.; ALCANTARA, I.L.; CASTRO, G.R.; ROCHA, J.C.; PADILHA, C.C.F.; PADILHA, P.M. Determination of Cu, Ni and Zn in fuel ethanol by FAAS after enrichment in column packed with 2-aminothiazole-modified silica gel. Analytical and Bioanalytical Chemistry, v.375, n.4, p.574-577, 2003.