53º Congresso Brasileiro de Quimica
Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4

ÁREA: Físico-Química

TÍTULO: PREPARAÇÃO DE COMPÓSITO DE (Fe/Cu)/C A PARTIR DE HEMATITA SINTÉTICA DOPADA COM Cu2+ E TORTA DA AMENDOA DE SEMENTE DE INAJÁ PARA REMOÇÃO DE ORGANOCLORADO EM MEIO AQUOSO

AUTORES: Barbosa, M. (UFAM) ; Couceiro, P. (UFAM)

RESUMO: Na produção agrícola o herbicida tóxico organoclorado 2,4-Diclorofenoxiacético (2,4-D) é extensamente usado no combate de ervas daninhas, mas devido ao seu lixiviamento causa a poluição do solo e água. Para a diminuição desse poluente em meio aquoso pesquisas vêm empregando compósitos de óxido de ferro e carvão ativado. Nesse sentido, foi preparado o compósito (Fe/Cu)/C a partir da mistura de hematita dopada com Cu2+ e carvão ativado em ambiente inerte de N2, a 600 oC por 1 h. Estudo de adsorção desse compósito foi feito com os adsorvatos azul de metileno e 2,4-D. Para os dois adsorvatos, o modelo cinético que apresentou melhor ajuste foi o de Langmuir com correlação da reta (R2) > 0,99 e limite máximo de adsorção de ~6 mg para o azul de metileno e 900 mg para o 2,4-D, respectivamente.

PALAVRAS CHAVES: compósito (Fe/Cu)/C; Estudo de adsorção; Langmuir

INTRODUÇÃO: O constante crescimento populacional e o aumento na industrialização contribuem diretamente para a poluição ambiental, principalmente, em meio aquoso. Para amenizar ou diminuir o impacto ambiental nesse sistema vários materiais oxidativos como catalisadores de óxido de ferro e adsortivos como carvões ativados vem sendo testados com resultados bastante promissores. Os óxidos de ferro têm sido amplamente utilizados para serem impregnados em matriz carbonácea, pois os carvões ativados apresentam uma grande área superficial e um volume microporoso fazendo com que sua presença não afete a capacidade oxidativa do óxido de ferro (OLIVEIRA et al., 2003). Além disso, eles vêm sendo testados com outros metais visando potencializar a sua atividade catalítica (SOBRINHO et al., 2007), já os carvões ativados vem sendo preparados a partir de diferentes materiais residuais como fonte de carbono que apresentam características semelhantes ou até melhores do que os adsorventes convencionais. Os agentes promotores mais utilizados para melhorar a capacidade oxidativa do óxido de ferro são o cobre e o cromo. Segundo SOBRINHO e colaboradores (2007), o cobre tem sido considerado, um agente promotor importante para os óxidos de ferro, pois aumenta a atividade da magnetita em relação à reação. Esse metal é encontrado na última geração de catalisadores industriais apresentando melhor desempenho catalítico, facilitando a formação da fase ativa e aumentando a resistência dos catalisadores. O presente projeto tem como principal proposta à preparação, caracterização e aplicação de compósitos a base de mistura de óxidos de ferro magnético dopado com Cu2+ impregnados em ambientes contaminados. A fonte de carvão ativado será a torta das amêndoas dos frutos de Inajá (Maximiliana Maripa).

MATERIAL E MÉTODOS: Matérias-primas – os frutos de inajá (Maximiliana maripa). Preparação dos CA’s – a torta das amêndoas dos frutos de inajá foi misturada com ZnCl2 (proporção 1:1), seca em estufa a 110 oC por 24 h e pirolisada em um tubo reator,sob fluxo de N2 a 400 oC por 3 h. O material foi lavado com HCl a 50 % para remover o ZnCl2 residual,H2O destilada até pH ~ 7 e seco em estufa a 60 oC por 24 h. Síntese de óxido de ferro dopado com cobre – foram misturados 41,681 g de Fe(NO3)3.9H2O, 8,505 g de Cu(NO3)3.6H2O e 100 mL de NH4OH (37 %). Nessa mistura foram adicionados 60 mL de H2O destilada e submetida a centrifugação com 3.000 rpm por 15 min. A fração aquosa foi descartada e o resíduo sólido lavado com CH3COONH4 20 % por 6 (seis) vezes e secado em estufa a 80 OC por 12 h. Preparação do compósito (Fe/Cu)/C(Inajá) – foi empregado um tubo reator de ativação supracitado em que a mistura óxido de ferro dopado com Cu2+/carvão na proporção 1:2 foi homogeneizada e colocada em fluxo de N2 até 400 oC por 1 h. Área Superficial Específica (ASE) – foi determinada pelo método do Azul de Metileno (MB) de acordo com(GOMES, 1987). Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (IV-TF) – os espectros foram obtidos em um espectrômetro Nicolet IR-200, com faixa espectral de 4.000 a 400 cm -1 e 32 scans. A amostra foi misturada com KBr na proporção 1:200 e prensada em disco. Estudo Cinético – foi realizado com a molécula sonda MB, utilizando-se ~20 mg de compósito em solução aquosa de MB em diferentes concentrações de 1 à 10 mg L-1 de 6 à 17 horas de adsorção sem agitação e (ii) 2,4-D utilizando-se ~30 mg em concentrações de 100,0 à 1000,0 mg L-1 de 23 à 25 horas de adsorção sem agitação e protegido da luz. O monitoramento foi feito com espectrofotômetro à 662 e 324 nm.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: A área superficial determinada pelo método do MB para os CA’s (Merk e Inajá) foram inferiores a dos compósitos (Merck e Inajá). Essa superioridade aparente da ASE para os compósitos pode ser devido ao seu efeito oxidativo relacionado com a propriedade magnética típica de formação de magnetita e/ou maghemita nesses materiais. Nos espectros no IV-TF observam-se bandas de vibrações em 630 – 600 cm-1 que são características de ligações Fe-O, indicando ser típico de hematita (FERNANDES et al., 2010), tanto para hematita pura (Hm) e dopada (Hm/Cu). As bandas de absorção em 3450, 2920 e 1636 de estiramento C-H, O–H e C=O, respectivamente, são grupos de funcionais encontrados nos CA’s (Merk e Inajá) (MEZZARI, 2002). As bandas de absorção características do carvão e do óxido de ferro estão presentes no compósito Merk e Inajá, respectivamente, como é mostrado na Figura 1. O estudo cinético foi feito em duas etapas, sendo: a primeira etapa, com o MB é de fácil acompanhamento das reações através da descoloração de sua solução que apresenta cor azul intensa (GUIMARÃES, 2007) e a segunda, com o 2,4-D (organoclorado). Os dados foram ajustados pelo método dos mínimos quadrados para os modelos de isotermas de Langmuir e Freundlich (Figuras 3 e 4), respectivamente. E os parâmetros foram calculados a partir dos coeficientes das equações linearizadas conforme resultados mostrados na Tabela 1. Para os os compósitos (Fe/Cu)/C (Merk e Inajá)apresentaram melhores resultados para modelos de Langmuir, como é mostrado na Figura 2.

Figura 1.

Espectros de absorções no IV-TFna região de 4.000 a 400 cm-1 das amostras de carvões ativados, hematita e compósitos.

Figura 2

Curvas de isotermas de adsorção do 2,4-D ajustadas pelo modelo de Langmuir.

CONCLUSÕES: Os compósitos obtidos apresentaram área superficial maior, quando comparada a área superficial dos carvões, devido ao seu efeito oxidativo relacionado com a propriedade magnética típica de formação de magnetita e/ou maghemita nesses materiais. Os testes de adsorção com MB e 2,4-D podem determinar as melhores condições para o emprego e aplicação do compósito obtido. Em termos de equilíbrio tanto para o 2,4- D quanto para o MB, o modelo de Langmuir é o que melhor se ajustou aos dados experimentais.

AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem a CNPq e a FAPEAM.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: o FERNANDES, M. T. C.; KAWACHI, E.Y.; Influência da quantidade de amônio na síntese de nanopartículas de óxidos de ferro por microemulsão. Química Nova, v. 33, n. 6, p. 1242-1246, 2010.
o GOMES, F.; Argilas, o que são e para que servem? Lisboa, Ed. Fundação Calouste Gulbenkian, 1987, p. 48-120.
o GUIMARÃES, L. R.; Utilização de óxidos de Ferro naturais e sintéticos na degradação de compostos orgânicos. 2007. 100 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia). Universidade Federal de Lavras: Lavras, 2007.
o MAGALHÃES, F.; Síntese e caracterização de óxidos de ferro e compósitos para aplicações no tratamento redox de efluentes aquosos. 100 f. Tese de Doutorado. Universidade Federal de Minas Geral: Belo Horizonte, 2008.
o MEZZARI, I. A.; Utilização de carvões adsorventes para o tratamento de efluentes contendo pesticidas. 117 f. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Santa Catarina, UFSC, Florianópolis, 2002.
o OLIVEIRA, L. C. A.; RIOS, R. V. R. A.; FABRIS, J. D.; SAPAG, K.; GARG, V. K.; LAGO, R. M.; Clay–iron oxide magnetic composites for the adsorption of contaminants in water. Applied Clay Science, v. 22, p. 169-177, 2003.
o SOBRINHO, E. V.; URBINA, M. M.; LIMA, R. N. T.; R.; SANTANA, D. dos S.; Preparação e caracterização de materiais catalíticos baseados em metais de transição mediante o processo de co-precipitação. 4°PDPETRO, Campinas: SP, 2007.