ÁREA: Materiais
TÍTULO: Caracterização de vermiculitas com fins de produção de adsorventes seletivos
AUTORES: Silva, A.M. (UECE) ; Frota, H.B.M. (UECE)
RESUMO: Este trabalho estuda as argilas, focando-se especificamente no tipo vermiculita. A caracterização foi feita por: Potencial Zeta (Pzeta), Potencial Isoeletrônico, Difratometria de Raios-X (DRX) e Capacidade de Troca Catiônica (CTC). Através destas análises, pode-se identificar o melhor agente intercalante, o processo de pilarização mais adequado e verificar a eficiência do processo escolhido. A difratometria de raios-X permite determinar que a argila estudada trata-se de uma mistura de diversos minerais. A Capacidade de Troca Catiônica verificou a natureza heteroiônica da vermiculita, indicando o uso e escolha desta argila para produção de materiais adsorventes mais estáveis.
PALAVRAS CHAVES: Argila; Vermiculita; Caracterização
INTRODUÇÃO: A vermiculita é um argilomineral semelhante às micas, formado por hidratação de certos minerais basálticos, com fórmula química (Mg, Fe)3 [(Si, Al)4 O10] [OH]2 4H2O, expandem-se quando aquecidos, possuem elevada CTC (Capacidade de Troca Catiônica) sendo usada na construção civil e na agricultura (GOMES, 2002). Podem absorver até cinco vezes o seu peso em água, são lubrificantes filtrantes, o que qualifica estas argilas como material de aplicação em tratamentos ambientais de amplo espectro. Sua estrutura cristalina tetraédrica ou octaédrica favorece a troca catiônica, ao processo de intercalação dela, onde nova classe de materiais podem ser formados, com a adsorção do agente intercalante, assim como sua aplicação na remoção de metais pesados e adsorção de óleo da indústria petrolífera (UGARTE e MONTE, 2004; OLIVEIRA e UGARTE, 2004). A difratometria de raios X (DRX) fornece informações importantes na caracterização de sólidos cristalinos, que pode esclarecer se a microporosidade no material pilarizado foi ou não criada com o processo de pilarização em função dos deslocamentos dos picos típicos quando a expansão das argilas é obtido (LIMA JUNIOR, 2011). Quanto maior a CTC (Capacidade de Troca Catiônica) do solo, maior o número de cátions que este solo pode reter. A CTC do solo é expressa em cmolc/dm3 ou meq/100 cm3 ou meq/100g de argila. A vermiculita apresenta CTC total entre 80 e 120 cmolc/Kg (mEq/100g) variando até 200 mEq/100g (PERGHER et al, 2005). Os resultados reforçam a escolha das vermiculitas como material suporte para intercalação/pilarização e indica a possibilidade de sucesso para produção de adsorventes seletivos.
MATERIAL E MÉTODOS: A princípio, a vermiculita foi macerada e tamisada até 325 mesh, a fim de aumentar a superfície de contado desta com os reagentes envolvidos nos processos que envolvem as etapas para pliarização para produção de adsorventes. A caracterização da vermiculita natural usando as seguintes técnicas: a) Potencial Zeta(Pzeta), que foi feito a tamisação da vermiculita a uma dimensão de 325 mesh e acrescentou-se uma quantidade fixa desta amostra de vermiculita peneirada a uma solução de NaCl 1 Mol/L e de NaCl 0,1 Mol/L; b) Potencial Isoeletrônico, cujo procedimento experimental deu-se da seguinte forma: inicialmente, foram separados 10 tubos de ensaio que foram etiquetados com valores de pHs de 2 a 11; Adicionou-se 0,1g de vermiculita em cada tubo de ensaio junto a um volume fixo de água deionizada; agitou-se mecanicamente a suspensão (Argila+Água destilada) por 10 minutos e verificou-se os pHs imediatos das suspensões (pH=8,1); c) DRX - os Difratogramas de Raios-X foram para amostras de Vermiculitas que, neste trabalho, foram coletadas de uma jazida da localidade de Massapé, distrito de Queimada Nova, município de Paulistana, no sudeste do estado do Piauí, a 32 km de Afrânio nas coordenadas: 9°24’00"S e 41°17’59"W (GOPINATH, et al, 2003); d) Capacidade de Troca Catiônica (CTC) - o procedimento experimental realizado com a Vermiculita segue: para análise de cálcio, magnésio e alumínio, foi preparada uma suspensão contendo 10cm³ de vermiculita cominuida a 100 mesh com solução de KCl 1M, que sofreu agitação seguida de repouso durante uma noite.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: No procedimento do Potencial zeta, as concentrações das soluções de cloreto de sódio usadas pouco evidenciou diferença nos resultados esperados para a classificação das argilas quanto sua natureza, visto que a estabilização do pH das suspensões com vermiculitas sugeriram um comportamento básico destas. (fig. 1). O ponto isoelétrico é o valor de pH no qual a suspensão (argila+ água) apresenta o mesmo número de radicais com carga positiva (protonados) e negativa (deprotonados), ou seja, é o equilíbrio entre as cargas desta suspensão que gera uma situação em que as forças de repulsão entre as moléculas de argila e as forças de interação com o solvente (água) são mínimas (fig. 2). A Difratometria de Raios-X determinou a argila estudada como uma Vermiculita contendo impurezas como carbonato de cálcio, requiterita, requiterita férrica e tremolita. A Vermiculita
([(Mg2.36Fe.0.48Al0.16)(Al1.28Si2.72)O10(OH)2(H2O)6Mg]), é um mineral do grupo espacial Cc, sistema cristalino monoclínico de parâmetros cristalográficos. A amostra da vermiculita natural apresentou íons de Cálcio e Magnésio trocáveis e ausência de Alumínio trocável, concordando com a literatura específica para estas argilas. Os valores parciais obtidos para o material estudados concordam com os observados na literatura e estas classificam tais argilas como naturais e com as características desejáveis no projeto (boa capacidade de adsorção e resposta favorável a pilarização), fato este que se evidenciou nesta fase do projeto quando se observam os resultados obtidos para as argilas intercaladas e pilarizadas.
Fig. 1: gráficos pH X medidas das suspensões
A figura mostra os gráficos pH X medidas das suspensões
Fig. 2: Suspensões de vermiculitas
A figura mostra as suspensões de vermiculitas em valores de pH distintos após 72 horas.
CONCLUSÕES: A estabilização do pH das suspensões com vermiculitas sugeriram um comportamento básico em ambas as concentrações. A efetivade do potencial isoeletrônico concorda com a literatura e confirma o resultado do pZeta. A difratometria de raios-X permitiu determinar que a argila estudada trata-se de uma mistura de diversos minerais conforme descrito acima. A natureza heteroiônica da vermiculita foi verificada através da Capacidade de Troca Catiônica (CTC). Estes resultados reforçam a escolha das vermiculitas como material suporte para intercalação/pilarização.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: GOMES, C.S.F. Argilas - aplicações na indústria. Aveiro/Portugal: Ed. O liberal, 2002.
GOPINATH, T. R., ALMEIDA CRUZ, V.C. & FREIRE, J. A. Estudo Comparativo da Composição Química e as variedades de argilas bentoníticas da região de Boa Vista, Paraíba. Revista de Geologia, Vol. 16, Nº 1, 35-48, 2003.
LIMA JUNIOR L.G.;RODRIGUES L. A.;MOURA C. P.; NOGUEIRA NETO J.DE A.;DAMASCENO DA S. L. R. Caracterização geoquímica de Argilas de uma porção do estado da Paraíba. Geochimica Brasiliensis (in submissão). 2011.
OLIVEIRA, L. S. M. e UGARTE, J. F. O. (2004). Utilização da vermiculita como adsorvente de óleo da indústria petrolífera. XII Jornada de Iniciação Científica – CETEM. 2004.
PERGHER, Sibele B.C.; DETONI, Chaline; MIGNONI, Marcelo L. Materiais Laminares Pilarizados - Preparação, caracterização, propriedades e aplicações. Erechim,RS. Editora Edifapes.Erechim, 2005.
UGARTE, J. F. O.e MONTE, M. B. M. Caracterização tecnológica e aplicações de vermiculitas brasileiras. Relatório Técnico Final. CETEM, 2004.
