ÁREA: Química Analítica
TÍTULO: COMPORTAMENTO TÉRMICO E FOTOQUÍMICO DO SISTEMA ESTRUTURADO Pb(II)-8HQ:SWY-1
AUTORES: TORQUATO, L.D.M (UNESP) ; CARVALHO, G.C (UNESP) ; FERTONANI, F.L (UNESP) ; PASTRE, I.A. (UNESP) ; KOBELNIK, M. (UNESP)
RESUMO: Estudou-se o comportamento espectrofotométrico da 8HQ em solução aquosa em diferentes pH na ausência de íons Pb(II) e a pH 6 em presença desses íons;da suspensão aquosa de SWY-1 com aumento da concentração de 8HQ e do compósito 8HQ:SWY-1,em pH 6,com aumento da concentração dos íons Pb(II).Os resultados indicam a presença de complexos ternários({[>Si – O]n [Pb(II)-(8HQ)k]}2-n-k,sobre o substrato,mais estáveis que os binários em solução,sugerindo o aproveitamento deste sistema para remoção dos íons Pb(II) de águas residuais.A fim de se avaliar o comportamento térmico desse sistema estruturado em estado sólido foram empregadas técnicas TG/DTA simultâneos e DSC,revelando cinco etapas de perda de massa e um processo endotérmico de remoção destas espécies, respectivamente.
PALAVRAS CHAVES: 8-hidroxiquinolina; argila; chumbo (ii)
INTRODUÇÃO: Argilas são aluminossilicatos, minerais de ocorrência natural no solo e em depósitos mineralógicos, puros. Uma das propriedades a partir da qual as argilas atraem atenção é a sua capacidade de formar colóides quando dispersas em solução aquosa (HUNTER, 1987). Os metais pesados são poluentes muito comuns na atualidade. Quando lançados no ambiente como resíduos industriais sua concentração aumenta consideravelmente, acarretando sua absorção pelos diferentes níveis da cadeia alimentar, o que leva a vários efeitos ecotoxicológicos. O íon chumbo, por exemplo, quando acumulado em organismos vivos, principalmente no ser humano causa retardamento mental e desencadeia uma série de processos mutagênicos. Sua fonte de contaminação principal é devido a atividades industriais, tais como descarte e reciclagem de baterias; refinamento de óleo; indústria de tintas; indústria de revestimentos metálicos e de fundição (RAMPLEY, 1998).
Uma possibilidade para a retenção dos íons de metais pesados é o emprego de argilas. A aplicação desses argilominerais como removedores de metais vem sendo objeto de estudo devido ao baixo custo, fácil obtenção e possibilidade de reutilização destes materiais. A argila montmorilonita tem sido empregada como adsorvente de vários cátions de metais pesados (ABOLINO, 2003). Estudos envolvendo argila e moléculas orgânicas indicam que a presença do complexante potencializa o efeito de adsorção estabilizando o complexo ternário (HIZAL, 2006). Assim, o entendimento das propriedades de sistemas organizados, tais como micelas, polieletrólitos e vesículas, e a grande aplicação industrial das argilas leva ao interesse pelo estudo de sistemas estruturados constituídos por argilas.
MATERIAL E MÉTODOS: A argila SWY-1 (Wyoming – USA), da família das montimorilonitas expansíveis 2:1. Reagentes de qualidade Merck. Espectrofotômetro Cary1E UV-Visível / Varian,cubetas de quartzo (1,00 cm).Equipamentos SDT 2960 (TG-DTG) e DSC 2910 (DSC)-TA Instruments. Cadinho de α-Al2O3 para TG-DTG e de alumínio com tampa perfurada para DSC.Empregando a técnica Iniciou-se o estudo em UV-Visível do efeito pH sobre o sistema 8HQ-H2O,a partir de alíquotas de solução aquosa de 8HQ, 5,0 x 10-5 mol L-1, em diferentes pHs -adição de microvolumes de HCl(1; 0,1 e 0,01 mol L-1) e NaOH(0,1 e 0,01 mol L-1);Estudou-se o sistema 8HQ:SWY-1 com adição de microvolumes da solução matriz de 8HQ(1,0 x 10-3 mol L-1)à suspensão de SWY-1 (0,11 g L-1 mantida sob agitação constante e temperatura ambiente por 24 h) com 3,0 ≤ C8HQ ≤ 60 x10-6 mol L-1 até a saturação dos sítios ácidos da SWY-1,observada pelo aparecimento do pico referente ao dímero (8HQ)2 em 239 nm;o estudo da interação Pb(II)-8HQ:SWY-1, concentração de 8HQ igual a 6,0 x 10-5 mol L-1,foi feito a partir de adições de microvolumes da solução estoque de Pb(NO3)2,1,0 x 10-3 mol L-1,para(1,0 ≤ CPb ≤ 44) x10-6 mol L-1.Para obtenção do branco para 8HQ:SWY-1,foi adicionada à cubeta de referência a suspensão de SWY-1 e,para Pb(II)-8HQ:SWY-1,foi adicionada à cubeta de referência a suspensão do compósito 8HQ:SWY-1 obtida anteriormente.Nos demais estudos,utilizou-se água destilada como branco.O compósito em estado sólido(aproximadamente 7 mg)e seus intermediários foram estudados(argilomineral montmorilonita,argilomineral-íon metálico e argilo mineral-8HQ)empregando-se as técnicas TG/DTA simultâneos e DSC,em atmosfera de ar sintético(50 mL min–1 a 10°C min–1),para elucidar o processo de decomposição térmica e proceder à caracterização dos produtos formados.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O perfil dos espectros revela a presença de picos de absorção característicos como função do pH: 1- pH ácido, 1 ≤ pH ≤ 4, o nitrogênio situado no anel aromático protonado (8HQ-H+) absorvendo no em 251 nm. 2- pH 5 ≤ pH ≤ 7, presença preferencial do dímero ((8-HQ)2-kdimerização= 7,0 x 107), que absorve em 240 nm, com absortividade molar inferior a do monômero protonado. 3- pH básico, 7,5 ≤ pH ≤ 12, formação dos monômeros: protonado 8HQ-H+ (7,5 ≤ pH ≤ 10)e desprotonado 8HQ- (pH ≥ 10).O pH foi então ajustado para pH 6.Inicialmente há um crescente aumento da intensidade do pico em 257 nm,- monômero adsorvido nos sítios ácidos da SWY-1; a partir de 3,5 x 10-5 mol L-1 de 8HQ nota-se o aparecimento e intensificação do pico em 240 nm,- saturação da superfície da SWY-1 e presença do dímero (8HQ)2.Para (0,1 ≤ CPb(II) ≤ 8) x10-5 mol L-1 verifica-se o aparecimento e intensificação de dois picos(207 e 265 nm).Atenuação da banda de absorção em 240nm, devido à redução da concentração do dímero pela possível formação de {[>Si – O]n [Pb(II)-(8HQ)k]}2-n-k)-[Pb(8HQ)]2+ na superfície. As curvas DTG apresentaram cinco etapas de perda massa-eliminação do solvente (56 oC);sublimação da espécie dimérica, (8HQ)2, adsorvida sobre a superfície da argila (220 oC);ainda sem causa determinada (301°C);decomposição térmica do complexo Pb(II)-8HQ na superfície da argila(419 oC);decomposição térmica da 8HQ fortemente adsorvida na superfície da argila e no espaço interlamelar(590 oC). As curvas DSC exibiram três picos em 60, 200 e 260 oC,-processo de remoção das espécies é endotérmico.Para temperaturas acima de 300 ºC, apresentou dois picos exotérmicos-381 ºC(intenso e de cinética rápida)para o compósito SWY-1-Pb(II)-8HQ e indício de pico para temperatura superior a 500 ºC para o sistema SWY-1-Pb(II)-8HQ
CONCLUSÕES:
Os resultados experimentais permitiram concluir,previamente,o intervalo apropriado de pH para estudar a sonda 8HQ-sistema aquoso e do compósito 8HQ:SWY-1 5 ≤ pH ≤ 7; as espécies presentes na superfície da 8HQ:SWY-1, pH 6,foram o dímero(8HQ)2 e o monômero protonado H-8HQ+; o sistema 8HQ:SWY-1 é sensível à presença do íon metálico Pb(II)-picos em 207 e 265 nm,; os picos em 207 nm e 265 nm apresentam relação linear com a concentração de íons Pb(II),sugerindo a presença de um novo composto (Pb(II)-8HQ:SWY-1)na superfície da argila.
AGRADECIMENTOS: Programa PIBIC/Unesp/CNPq
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: HUNTER, R. J. Foundations of Colloid Science. v.1, cap.1, Claredon Press, Oxford. 1987.
RAMPLEY, C. G.; OLGDEN, K. L. Preliminary studies for removal of lead from surrogate and real soils using a water soluble chelator: adsorption and batch extraction. Environ. Sci. Technol., v.32, n.7, p.987-993, 1998.
ABOLLINO O.; ACETO M.; MALANDRINO M.; et all. Adsorption of heavy metals on Na-montimorilonita. Effect of pH and organic substances. Water Reserch, v.37, p. 1619-1627, 2003.
HIZAL, J., APAK, R. Modeling of cadmium(II) adsorption on kaolinite-based clays in the absence and presence of humic acid. Applied Clay Science, v. 32, p. 232–244, 2006.
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