ÁREA: Ambiental
TÍTULO: Estudo de adsorção e pré-concentração usando uma sílica organomodificada com grupos [3 - (2,2 '-dipiridilamina) propil]
AUTORES: Dias Filho, N.L. (UNESP) ; Soares, I.V. (UNESP) ; Vieira, E.G. (UNESP)
RESUMO: Neste trabalho, o adsorvente quimicamente modificado com grupos [3 - (2,2'-
dipiridilamina) propil], denominado [3 - (2,2'-dipiridilamina) propil] sílica gel
(Si-Pr-DPA) foi preparado, caracterizado e testado em adsorção de íons de metais
pesados em solução aquosa. O material foi caracterizado por: espectroscopia na
região do infravermelho, ressonância magnética nuclear de 29Si e 13C no estado
sólido e microscopia eletrônica de varredura. Foram realizados estudos de adsorção
via batelada e coluna onde a afinidade dos íons metálicos para o adsorvente Si-Pr-
DPA foi determinada como Fe (III)> Cr (III) >> Cu (II)> Cd (II)> Pb (II)> Ni (II).
PALAVRAS CHAVES: Pré-concentração; Isotermas de adsorção; Sílica gel
INTRODUÇÃO: Os metais pesados presentes em águas residuais são tóxicos e podem causar sérios
problemas ambientais para as populações rurais e urbanas. Entre os métodos
propostos a fim de solucionar o problema ambiental, a pré-concentração fornece
um eficaz e eficiente resultado para acelerar a remoção de metais pesados. A
adsorção é uma das poucas alternativas disponíveis para tais situações.
Apesar de numerosos adsorventes que foram relatados para a pré-concentração de
metais pesados, materiais alternativos adicionais para esse fim ainda são
necessários [1-8]. Devido à sua eficiência, adsorventes inorgânicos, incluindo
sílicas, são de particular interesse a este respeito.
Em estudos recentes, um grande interêsse tem sido dedicado à preparação e estudo
de superfícies organofuncionalizadas de sílica gel, devido aos seus usos
múltiplos em cromatografia líquida, em processos de pré-concentração e
separação, como um permutador de íons e como um sensor químico [2,3,9-12].
Estes materiais tem sido utilizados como sorventes de íons metálicos a partir de
soluções aquosas. O objetivo principal desta pesquisa é o estudo de adsorção e
aplicação da superfície de gel de sílica quimicamente modificada com grupos [3 -
(2, 2 ‘- dipiridilamina) propil] na pré-concentração e determinação de íons
metálicos em solução aquosa.
Este material adsorvente foi testado com uma solução aquosa sintética contendo
íons metálicos e, posteriormente, em uma amostra real (rio, mar, água de
pântano). Dois materiais de referência padrão foram utilizados para verificar a
exatidão e a precisão do método.
MATERIAL E MÉTODOS: Todos os reagentes foram adquiridos da Aldrich e utilizados como recebidos. Foi
utilizado a sílica gel 60 Å da Merck, com tamanho de partícula variando entre
0,05 e 0,2 mm. Os solventes foram secos e desoxigenados por procedimentos padrão
(tolueno sobre Na / benzofenona), destilado sob nitrogênio, e mantido com
peneiras moleculares 4 Å. Para os experimentos de adsorção, a água desionizada
foi obtida a partir de um sistema ultra-puro Milli-Q 18,2 MΩ. Cerca de 50 g da
sílica ativada foi imersa em 200 ml de xileno anidro e 20 ml de 3 –
cloropropiltrimetoxisilano foi adicionado, a mistura foi agitada sob atmosfera
de nitrogênio, durante 24 h a 140 ºC. A sílica modificada resultante foi
filtrada sob atmosfera de nitrogênio e lavada com etanol, xileno e éter. Uma
solução de 2,2 '- dipiridilamina em dimetilformamida anidra (DMF) (200 mL) foi
adicionada, por meio de um funil de adição durante um período de 30 min, a uma
suspensão de hidreto de sódio em DMF (100 mL), a 0 ° C sobre nitrogênio. A
mistura foi agitada continuamente durante 2h a essa temperatura. Si-PrCl (50 g)
e 300 mL de DMF foram então adicionados à reação. O produto resultante,
denominado [3 - (2,2 '- dipiridilamina) propil sílica] (Si-Pr-DPA), foi filtrado
e lavado com DMF e etanol. O produto foi aquecido a 100 ºC sob vácuo durante 8
h.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Pode-se observar a modificação da sílica pelo RMN 13C, onde os picos nas regiões
de 10,4, 27 e 47 ppm, que podem ser atribuídos aos carbonos da cadeia propil do
agente sililante são deslocados para 14,4, 29,6 e 64,6 ppm. Os novos picos que
aparecem na região de 112,4, 117, 138,7, 149,3 e 153,6 ppm são devido à
incorporação da molécula de DPA.
A capacidade de adsorção para o Fe (III), Cr (III), Cu (II), Cd (II), Pb (II) e
Ni (II) foram 1,39, 1,10, 0,63, 0,50, 0,40 e 0,32 mmol g-1. A afinidade de íons
metálicos para a Si-Pr-DPA foi classificada como Fe (III) > Cr (III) >> Cu (II)
> Cd (II) >Pb (II) > Ni (II). Vários fatores podem influenciar o processo de
adsorção, como o solvente utilizado e a natureza do átomo doador ancorado à
superfície.
O fator de enriquecimento foi estudado seguindo o procedimento recomendado
(coluna), aumentando o volume da solução de ions de metal e mantendo a
quantidade total de ions de metal constante a 1,0 µg. Para este propósito, 10,
50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 e 500 mL de soluções de amostra
contendo 1,0 µg de cada metal (Fe, Cr, Cu, Cd, Ni e Pb) foram passados através
da coluna a uma taxa de fluxo 6,0 mL/min. Os resultados mostraram que o volume
máximo da amostra pode ser de até 300 mL com recuperação > 98%. Portanto, 300
mL de solução de amostra foi adotada para a pré-concentração dos analitos em
soluções de amostra, e um factor de concentração de 133 foi obtido; 3 mL de 1,0
M solução de HCl foi usado como eluente nestas experiências.
CONCLUSÕES: A síntese e caracterização do adsorvente [3 - (2, 2 '- dipiridilamina) propil]
sílica foi descrita. O Si-Pr-DPA mostrou ser um adsorvente eficaz para a remoção
de íons de metais pesados em solução aquosa.Assim, o Si-Pr-DPA pode ser
potencialmente útil para fins analíticos como um adsorvente em sistemas de fluxo.
A precisão e exatidão do método são satisfatórias.
AGRADECIMENTOS: Todos os autores agradecem a FAPESP, CNPq e CAPES pelo apoio financeiro.
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