ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: SÍNTESES DE MATERIAIS DO TIPO Si-MCM-41 PARA SEREM UTILIZADOS EM PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS E AMBIENTAIS
AUTORES: Melo, R.A.A. (UNIBH) ; Castro, V. (UNIBH) ; Rodrigues, C. (UNIBH) ; Santos, R. (UNIBH) ; Viegas, T. (UNIBH) ; Cardoso, I. (UNIBH) ; Venâncio, N. (UNIBH)
RESUMO: O estudo teve como objetivo a sínteses e caracterização do material estruturado
Si-MCM-41 para ser utilizado como adsorvente ambiental e industrial. Estudos
preliminares mostram que o material apresenta bons resultados na adsorção de óleo, devido suas características hidrofóbicas, podendo ser utilizado na indústria química, petroquímica de petróleo e gás. Uma outra possibilidade de utilização desse material seria como suporte catalítico, devido a sua alta área superficial e diâmetros de poros específicos.
PALAVRAS CHAVES: MCM-41; Adsorvente; Meio ambiente
INTRODUÇÃO: O processo de adsorção é de grande potencial para o tratamento de efluentes
industriais, principalmente devido a utilização de adsorventes obtidos de
subprodutos de processos industriais. Estudos têm sido realizados para o
tratamento da água contaminada contendo compostos líquidos apolares, utilizando
materiais não-metálicos, como a vermiculita hidrofobizada, perlita, bentonita e
os materiais como o carvão ativado e a turfa que também têm sido testados.
(CURBELO, F. D. S.; 2002).
Materiais sintéticos como a Si-MCM-41, também estão sendo analisados como
adsorventes; devido às características: diâmetro de poros bem definidos (40A),
alta área superficial e alto volume poroso, respectivamente. Estudos relatam a
degradação da estrutura de Si-MCM-41 na presença de vapor d`água. Essa
degradação foi atribuída a hidrólise dos grupos “≡ Si-O-Si ≡” conforme a equação(01):
≡ Si-O-Si ≡ + H-OH ≡ Si-O-Si ≡ + OH-Si (01)
Segundo Kim J. M. e Ryoo, R.; 1996, essa ocorrência está sendo investigada por
diversos pesquisadores; porém, os poros bem definidos e sua característica
hidrofóbica, torna possível a utilização dessa estrutura na separação de diversos tipo de hidrocarbonetos em meio aquoso.(KIM. J. M.; RYOO, R., 1996;
MELO, R., 2000).
MATERIAL E MÉTODOS: O desafio iniciou-se com a síntese da estrutura Si-MCM-41, sendo realizada sob
pressão autógena na temperatura de 150oC, através da seguinte composição molar:
SiO2:0,07Na2O:0,27C16TMA+:0,14TMA:100H2O. A amostra obtida foi lavada, analisada (DRX/FTIR) e submetida ao processo de extração do surfactante ocluído no interior dos poros estruturais. A extração do surfactante ocorreu utilizando-se 1g da amostra para cada 150mL da solução extratora (HCl/Ciclohexano (1:1)) na temperatura de 78oC, durante 3 dias utilizando um extrator Soxhlet. O sólido recolhido ao final do processo foi lavado com água desionizada, secado por 2 horas em estufa a 110oC e analisado através de infravermelho (FTIR). Em seguida 0,2g do sólido ficou em contato com uma mistura água(10mL)/óleo(0,5mL) durante 24 horas. O material posteriormente foi recolhido, secado em temperatura ambiente e pesado gravimetricamente; avaliando-se, a massa de óleo adsorvida pelo material.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A análise de difração de raios-X (Figura 1), indica a presença da estrutura de
SiMCM-41, para a amostra sintetizada. Na figura 2 apresenta-se os espectros no
infravermelho da Si-MCM-41, antes e após o processo de extração do surfactante
(CTMA+) em solução ácida, comparados como o espectro do surfactante (CTMA+).
Verifica-se bandas relativa na região de 1300-900cm-1 de possíveis vibrações da
rede estrutural da Si-MCM-41. O espectro também indicou a presença de bandas
entre 2750 e 3000cm-1, para a amostra analisada antes do processo extrativo,
indicando a presença relativa de agrupamentos CH3–CH2– pertencentes aos
compostos CTMA+ e TMA+, possivelmente ocluído no interior dos poros da estrutura de Si-MCM-41 sintetizada.
O FTIR da amostra de Si-MCM-41 obtida após o processo de extração do CTMA+
comprova, por comparação dos espectros, que partes significativas do CTMA+
contido na estrutura foi removida. A estrutura mostrou-se eficiente na adsorção
de hidrocarbonetos “óleo” em solução na temperatura ambiente.
Figura 1
DRX da amostra de Si-MCM-41, sintetizada.
Figura 2
FT-IR da amostra de Si-MCM-41, antes e após a
extração ácida e do CTMA+
CONCLUSÕES: O resultado de DRX comprovou a formação da estrutura de Si-MCM-41. Verificou-se também pelos FTIR´s bandas relativas da formação dessa estrutura. A eficiência do
processo de extração do surfactante ocluído no interior dos poros foi verificada através da análises de FTIR, antes e após a extração do surfactante, com o desaparecimento de bandas entre 2700 e 3000cm-1 relativas ao sufctante utilizado e ocluidos nos poros, possibilitando o sólido ser utilizado como adsorvente ambiental e industrial, promovendo eficientemente a adsorção de hidrocarbonetos oriundos do petróleo.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem o suporte financeiro concedido pela FAPEMIG. Processo: APQ-
00432-11 – Edital Universal. Ao UNIBH pelas bolsas concedidas aos discentes.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CURBELO, F. D. S, Estudo da remoção de óleo em águas produzidas na indústria de petróleo, por adsorção em coluna utilizando a vermiculita expandida e hidrofobizada, Dissertação de Mestrado, PRH14, UFRN, Natal- RN, 2002.
KIM, J. M.; RYOO, R.; Bull. Korea Chem. Soc., 17 (1), p.66, 1996.
MELO, R.; Síntese e Propriedades da Peneira Molecular Mesoporosa MCM-41. Tese de Doutorado. UFSCar-SP, 2000.
