Autores
Araújo, L.P.F. (INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA) ; Borges, L.E.P. (INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA)
Resumo
O presente trabalho teve por objetivo a síntese de um novo copolímero derivado de
N-2-tiazolil benzenossulfonamida a base estireno-divinilbenzeno. O copolímero foi
sintetizado a partir de modificações químicas realizadas na resina polimérica
comercial Lewatit VPOC1812® e caracterizado empregando espectrometria na região do
infravermelho (FTIR). A morfologia do copolímero foi avaliada por microscopia
óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV) e sua capacidade de adsorção
testada para uma solução de azul de metileno.
Palavras chaves
adsorção; resina polimérica; copolímero quelante
Introdução
Resinas poliméricas têm sido amplamente utilizadas em pesquisas científicas e
até mesmo em aplicações industriais, devido especialmente às diversas
possibilidades de modificações em suas propriedades químicas e físicas
(BARCELLOS et al.,2005). Dentre as principais aplicações encontram-se os
copolímeros quelantes, utilizados em tratamento de rejeitos e na pré-
concentração de metais (ÇIMEN et al., 2013). Tais copolímeros são constituídos
por um polímero reticulado hidrofóbico poroso e um grupo funcional ativo,
responsável pela quelação do analito (SILVA et al., 2018). O grupo funcional
usualmente contém uma espécie doadora de elétrons, sendo os mais comuns os
elementos N, P, O e S (SILVA et al., 2018, MADANI et al., 2019). Fatores como a
quantidade de espécies doadoras de elétrons presentes no grupo funcional, a
porosidade e a configuração espacial podem alterar a capacidade e seletividade
de copolímeros quelantes ((ALI et al., 2015; SILVA et al., 2018). A literatura
reporta a utilização de diversos grupos funcionais distintos utilizados em
matrizes poliméricas como adsorventes de metais pesados (ALI et al., 2015;
EDEBALI & PEHLIVA, 2016; KAZI et al, 2018), o que ressalta a relevância do
assunto em questão. Neste sentido, a presente pesquisa se propôs a sintetizar um
novo copolímero, derivado de N-2-tiazol benzenossulfonamida, a fim de testar sua
utilização na adsorção de metais pesados. Tal síntese se deu através da
incorporação do grupo N-2-tiazolil à resina sulfônica comercial Lewatit
VPOC1812®, cuja base contém o grupo estireno-divinilbenzeno. Para tal, a resina
comercial sofreu inicialmente uma reação de cloração para posterior inserção do
grupo funcional em questão. A resina sintetizada foi, ainda, testada como
adsorvente em uma solução de azul de metileno.
Material e métodos
A cloração da resina comercial Lewatit VPOC1812® seguiu a metodologia utilizada
por BARCELLOS et al (2005). A incorporação do grupo N-2-tiazolil ao copolímero
clorosulfonado foi realizada através da reação deste com o composto 2-
aminotiazol (Figura 1), em uma razão molar de 5 mols aminotiazol/1 mol
copolímero. A reação ocorreu durante 24h, utilizando DMF como solvente sob
agitação mecânica constante e temperatura de 100ºC. Após o término da reação, o
produto foi lavado com DMF e água destilada e posto a secar em dessecador por
48h. O copolímero sintetizado e seco foi avaliado por microscopia óptica e
microscopia eletrônica de varredura para verificar a manutenção de suas
caraterísticas morfológicas. Uma caracterização por FT-IR também foi realizada
em uma amostra macerada do produto. Para o teste do copolímero como adsorvente,
foi utilizado 25mL de uma solução de 100 mg/L de azul de metileno e 0,25g do
adsorvente colocados em contato, sob agitação, por 30 minutos. A solução final
foi analisada por espectroscopia UV-visível, cuja curva de calibração foi obtida
anteriormente para a solução de azul de metileno utilizada.
Resultado e discussão
O espectro de infravermelho obtido (Figura 2) mostra uma absorção próxima a 3400
cm-1, característica da ligação N-H presente no grupo N-2-tiazolil, e também uma
absorção próxima a 1680 cm-1, característica da ligação C=N também presente no
radical em questão. Além destas, é possível observar as absorções
características da ligação S=O, próximas de 1120 e 1030 cm-1, bem como as
absorções características do anel benzênico (1600, 1490, 1410, 830, 670 cm-1). A
técnica de microscopia óptica permitiu observar o formato esférico do polímero
obtido (Figura 3), e a microscopia eletrônica de varredura comprovou a
integridade física das pérolas obtidas (Figura 4).
Após o teste de adsorção, a análise da solução por espectroscopia UV-visível
obteve uma absorbância de 0,021 que, de acordo com a curva de calibração
corresponde a uma concentração de 3,20 mg/L de azul de metileno. A resina
funcionalizada será, posteriormente, testada como adsorvente de metais pesados
presentes em soluções aquosas e a influência de fatores como pH, tempo de
contato e massa da matriz extratora será avaliada.
Conclusões
A análise das absorções no espectro do IR comprova a presença dos grupos
funcionais de interesse na resina sintetizada, o que possibilita admitir que a
sequência reacional utilizada foi efetiva na incorporação do grupo N-2-tiazolil à
resina comercial utilizada. As imagens obtidas em microscópio óptico e microscópio
eletrônico de varredura mostram-se semelhantes às da resina comercial, comprovando
que não houve mudanças drásticas nas suas características físicas. A concentração
da solução de azul de metileno ao final do teste de adsorção mostrou que a resina
possui notável capacidea adsorvente
Agradecimentos
Ao Instituto Militar de Engenharia, em especial às Seções de Engenharia Química e
Engenharia de Materiais, pelo apoio e estrutura disponibilizados e ao Centro
Brasileiro de Pesquisas Físicas pelo auxílio prestado.
Referências
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BARCELLOS, M. C.; AGUIAR, A. P.; AGUIAR, M. R. M. P.; SANTA MARIA, L. C. Development of a new sulphonyl resin from modification of comercial resin. Polymer Bulletin.v. 55, p. 61-70, 2005
ÇIMEN, G.; TOKALIOĞLU, S.; ÖZENTÜRK, I.; SOYKAN, C. Speciation and Preconcentration of Chromium from Water and Food Samples by Synthesized Chelating Resin. Journal of the Brazilian Chemichal Society, v. 24(5), p. 856-864, 2013
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MADANI, S.; CHAREF, N. HELLAL, A.; GARCIA, D. L.; GARCIA, M. F.; ARRAR, L. MUBARAK, M. S. Synthesis, density functional theory studies, and sorption properties toward some divalent heavy metal ions of a new polystyrene-supported 4-(5-mercapto-1,3,4-thiadiazol-2-ylimino) pentan-2-one polymer. Journal of Applied Polymer Science, v. 137 (3), 2019
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