ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: CARACTERIZAÇÃO DE CAULINITA DE ORIGEM AMAZÔNICA QUIMICAMENTE ATIVADA E APLICADA EM PROCESSOS DE ADSORÇÃO DE BUTILAMINA – CINÉTICA E TERMODINÂMICA
AUTORES: RIBEIRO, G.S. (UFMT) ; SANTOS, A.L. (UFMT) ; GUERRA, D.J.L. (UNICAMP) ; PRADO, R.J. (UFMT) ; FIGUEIREDO, L.P. (UFMT)
RESUMO: Amostras de caulinita foram ativadas mediante tratamento com soluções ácidas HCl e H2SO4 em baixas concentrações. As matrizes naturais e ativadas foram caracterizadas através da composição química, XRD, curvas DTA-TG, análise texturais. Os dados sobre a análise química total e XRD indicam alta pureza para a caulinita. Os tratamentos ácidos produziram aumento na área específica, volume total de poros e diâmetro médio de poros. Modelos empíricos de Langmuir, Freundlich e Temkin foram usados na descrição do processo de adsorção da butilamina.O estudo termodinâmico foi desenvolvido em temperaturas de 303, 318 e 333K.Os parâmetros termodinâmicos foram obtidos com esse estudo. A cinética foi estudada por três modelos: Lagergrem pseudo-primeira, pseudo-segunda ordem e Erlovich.
PALAVRAS CHAVES: caulinita, isotermas de adsorção, butilamina.
INTRODUÇÃO: Os materiais lamelares naturais modificados despertam grande interesse no meio científico e tecnológico. Estes materiais apresentam características físico-químicas que possibilitam sua utilização nos mais variados setores de atividades, principalmente na indústria química atuando como catalisadores de bom desempenho e em processos de adsorção de metais pesados, empregados como despoluidor ambiental. Entre esses materiais, destaca-se o argilomineral caulinita que atualmente é alvo de pesquisas que objetivam produzir novos materiais a partir deste argilomineral natural, através de intercalação de íons, deslaminação, hidratação e acidificação com soluções ácidas em baixas concentrações.
Atividades industriais, aplicação de fertilizantes e deposição de resíduos levam a substanciais acréscimos de metais pesados nos solos (AIROLDI, 2005; ALKAN et al., 2006). Por carregamento superficial ou percolação, estes metais podem contaminar águas superficiais ou subterrâneas. Dentre os vários métodos de tratamento de contaminantes, como precipitação e troca iônica, a adsorção é um dos mais empregados para a remoção de metais pesados. A adsorção consiste no fenômeno da acumulação de moléculas, átomos ou íons de uma substância na superfície de outra (REGITANO, 2002).
O trabalho em questão tem como finalidade desenvolver um estudo de modificação físico-química e também aplicativo do argilomineral caulinita oriundo da região amazônica (Rio Capim - Pará/Brasil) em processos de adsorção com butilamina em meio ácido, propondo possibilidade de utilização deste mineral modificado como descontaminante ambiental.
MATERIAL E MÉTODOS: Material Original
As amostras de caulinitas foram oriundas da região do estado do Pará (Rio Capim), onde as reservas naturais deste argilomineral são bastante significativas, principalmente devido a fatores climáticos que atuam diretamente em sua formação geológica. As amostras estudadas neste trabalho foram provenientes desse depósito que localiza-se a NE do Estado do Pará, entre a rodovia Belém-Brasília (trecho entre Ipixuna do Pará e Mãe do Rio) e o médio curso do Rio Capim.
Acidificação das amostras
Cerca de 10 gramas de caulinita foi misturado a 10 ml de soluções de concentração 0,1 M do Ácido Clorídrico (HCl) e Ácido Sulfúrico (H2SO4) sob agitação magnética. Após 2 horas de contato, a reação foi encerrada e a mistura foi centrifugada, com o objetivo de criar novos sítios ativos na caulinita. Em seguida, a massa da caulinita foi levada para secar em um mufla a 60 ºC. E realizou um estudo nas amostras de caulinita natural e acidificada.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Analisando os resultados de difração de raios-X da caulinita natural, foram constatadas frações dos minerais (goetita, hematita, quartzo e caulinita)que são característicos de clima seco úmido, clima predominante na região amazônica, região onde está o seu ambiente de formação deposicional, fatos que levam a concluir que o material em questão sofreu um alto intemperismo favorecido pela lixiviação ácida provocada por ação pluviométrica freqüente, comum nesta região e constância de temperaturas elevadas.
Os difratogramas referentes à caulinita acidificada não apresentam formação de nova fase em comparação com o perfil de difração obtido com a natural, foi observado que houve mudanças quanto à intensidade dos picos, principalmente o pico d001 referente à caulinita, porém não foi observado comprometimento do grau de cristalinidade da caulinita acidificada em relação à natural, na caulinita natural são observados picos com intensidade em 3600 u.a. e quando acidificadas esta intensidade chega aproximadamente em 7200 u.a. apresentando picos bem formados. Os resultados alcançados estão semelhantes aos obtidos por Koyuncu et al., 2006.
O processo de adsorção de butilamina acontece com o ancoramento desta espécie nos sítios ácidos nativos da caulinita natural, que foram produzidos pela descompensação de cargas elétricas que gera a capacidade de troca catiônica nas superfícies externas da caulinita, com a acidificação, estes sítios são ativados. Na Figura 1 está apresentando as isotermas de adsorção da matriz acidificada e os valores das constantes das Equações estão expostas na Tabela 1. A reação de adsorção com butilamina caracterizou-se como uma reação endotérmica espontânea e o modelamento cinético que melhor representou esta reação foi o de Lagergrem pseudo-primeira ordem.
CONCLUSÕES: Os depósitos sedimentares da Bacia Amazônica contêm grandes quantidades de caulins de alta qualidade, os quais com desenvolvimentos e infra-estrutura adequados irão desempenhar um papel cada vez maior nos mercados mundiais. A ampla variedade de depósitos de caulins provenientes de ambientes geológicos diferentes e a cronologia que levou à sua formação irá continuar a ser um grande desafio aos industriais e pesquisadores universitários. As matrizes acidificadas H2SO4/HCl apresentaram grande eficiência na adsorção de butilamina comparando os resultados com os obtidos utilizando matriz natural.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] AIROLDI, C., Em Farias, R. F., Química de coordenação fundamentos e atualidades, 1a ed, 2005, Cap. 5.
[2]ALKAN, M.; DEMIRBAS, O.; DOGAN, M.; ARSLAN, O.; Surface properties of bovine serum albumin – adsorbent oxides: adsorption, adsorption kinetics and electrokinetic properties; Microporous and Mesoporous Materials, 2006, v.96, p.331-340.
[3] REGITANO, J.B; Propriedades físico-químicas dos defensivos e seu destino no ambiente.In Apostila: Simpósio sobre dinâmica de defensivos agrícolas no solo – Aspecto práticos e ambientais, Piracicaba: ESALQ, 2002, p.40-50.
[4] KOYUNCU, H.; KUL, A.R.; YILDIZ, N.; ÇALIMLI, A.; CEYLAN, H.; Equilibrium and kinetic studies for the sorption of 3-methoxybenzadehyde on activated kaolinites, Journal of Hazardous Materials, 2006. in press.
