Autores
Almeida, K. (IFMA CAXIAS) ; Lopes, J. (IFMA CAXIAS) ; Veras, W. (IFMA CAXIAS) ; Cavalcanti, E. (UFPI TERESINA) ; Quinzeiro, S. (UESPI TERESINA) ; Oliveira, B. (IFMA CAXIAS) ; Lopes, M. (UESPI TERESINA) ; Pereira, F. (IFMA CAXIAS) ; Rocha, C. (IFMA CAXIAS) ; Osajima, J. (UFPI TERESINA)
Resumo
Este trabalho teve como objetivo sintetizar Zeólita tipo A a partir de metacaulinita
(MC), aplicada na adsorção do corante Azul de Metileno (AM). Uma caulinita natural foi
modificada a 600 °C para transformação em MC. A MC e a amostra sintetizada foi
caracterizada pela técnica de Difração de Raios X (DRX) e Microscopia Eletrônica de
Varredura (MEV). A verificação da capacidade de adsorção foi estudada a partir da
solução aquosa do corante AM nas concentrações de 3 e 10 g/L de suspensão. Os ensaios
de adsorção revelaram um percentual de remoção acima de 80% no tempo de 30 minutos para
a maior concentração da suspensão em estudo. Assim, a síntese da Zeólita A através da
MC demonstrou-se eficiente para a obtenção de um material promissor e eficaz na remoção
do corante AM.
Palavras chaves
Tratamento de água; Argilominerais; Corantes
Introdução
Os corantes são tipos de poluentes que devem ser retirados dos corpos aquáticos
imediatamente antes de serem lançados neste habitat, pois, ao serem lançados,
aumentam a saturação de cor da água, impedindo a entrada de luz solar e prejudicando
a atividade fotossintética (MAKHWEDZHA et al, 2022). No entanto, muitos países não
conseguem arcar com o alto custo industrial para o tratamento da água, por isso,
esses tratamentos devem ser pensados e realizados ao melhor custo, com a utilização
de métodos viáveis e de alta eficiência (ALSAMMAN, SANCHEZ, 2021). A busca por
materiais com potencial para esses tratamentos, como é o caso das Zeólitas, vem
aumentando cada vez mais. As Zeólitas podem ter ocorrência natural ou podem ser
sintetizadas a partir de materiais variados como resíduos industriais,
argilominerais, dentre tantos outros (BEZERRA, 2019). No caso dos argilominerais, a
caulinita é uma precursora atrativa para a síntese de Zeólita A devido a sua
abundância, baixo custo e, principalmente, por possuir uma razão molar Si/Al
aproximadamente igual a 1, que é a condição ideal para síntese de Zeólita A
(ANDRADES, 2018; CECILIA et al., 2022). A preparação de caulinita em Zeólita
consiste basicamente em duas etapas que é a conversão de caulinita em metacaulinita
por calcinação e o tratamento hidrotérmico da caulinita em solução aquosa alcalina
(CECILIA et al, 2022; PEREIRA et al, 2018). Assim, este trabalho teve como objetivo
sintetizar da Zeólita A para uso como material adsorvente do corante AM em solução
aquosa a partir da argila caulinita, possibilitando agregar valor a um material
natural e abundante.
Material e métodos
A caulinita beneficiada foi cedida pelo grupo de pesquisa do Laboratório de
Pesquisa em Ciências da Natureza do LAPECNA do IFMA/Campus Caxias. Inicialmente,
parte da amostra de caulinita beneficiada foi calcinada a 600 °C durante 3 h,
para a obtenção de metacaulinita. Após esse procedimento, 5 g de metacaulinita
foi adicionada a uma solução de NaOH 3,0 mol/L, contidas em um balão de três
bocas e mantida sob agitação e refluxo por 1 h. Após o envelhecimento, a mistura
foi transferida para uma autoclave constituída de aço e teflon de 200 mL de
capacidade. A autoclave permaneceu em uma estufa a 100,0 °C durante 3 h. Em
seguida, o sólido foi lavado até que o sobrenadante registrasse valor de pH<10.
Por fim, o sólido obtido por centrifugação foi seco em estufa a 80 °C, durante
12 h, guardado em recipiente e identificado por ZA. Para identificação dos
planos característicos dos sólidos foi realizada a análise de DRX para o
material calcinado e a amostra ZA. Os ensaios de adsorção foram realizados para
avaliar a capacidade de adsorção da amostra sintetizada. Para tanto, foram
utilizadas duas concentrações (3 e 10 g/L) para preparar as suspensões de
solução do corante. Com a finalidade de determinar o melhor tempo de adsorção o
estudo foi verificado em 0, 1, 15, 30, 60 e 90 minutos. Para cada ensaio, a
mistura foi mantida em agitação constante de 125 rpm em uma incubadora de
bancada a temperatura ambiente. A concentração relativa das amostras
sobrenadantes obtidas, após conclusão do tempo de adsorção foi determinada a
partir da leitura no espectrofotômetro UV-Vis no comprimento de onda de 665 nm
obtido após varredura da solução aquosa do corante AM 3,0 x 10-5 mol/L. A
eficiência de remoção do poluente modelo foi expressa em função da concentração
relativa da solução AM.
Resultado e discussão
Os padrões de DRX para MC e ZA são mostrados na Figura 1. Observa-se na Figura 1-A
que o tratamento da caulinita levou a formação de MC confirmada pela perda da
cristalinidade e aumento característico da largura dos picos na região 2θ= 20º-30º,
mostrando a presença de um material amorfo característico e baixa intensidade do
pico de difração atribuído ao quartzo 2θ= 24°-26° (FIGUEREDO, 2010). Na Figura 1-B o
padrão de DRX da ZA revelou a presença de uma fase predominante de Zeólita A a
partir dos picos de difração que se assemelham ao padrão nº 18857 obtido através da
ficha cif do material, retirada da base de dados Inorganic Crystal Structure
Database (ICSD), que apresentam as principais reflexões localizadas em 2θ=
10,2;12,52;16,2;20,44;21,74;24,28;26;27,18;30;30,32;32,68 e 34,48°, em similaridade
as reflexões encontradas na literatura (CECILIA et al, 2022; SOUSA et al, 2020). Os
ensaios de adsorção para as concentrações da suspensão de 3 e 10 g/L revelaram uma
alta eficiência na remoção do corante nos tempos de 1, 15 e 30 minutos como
demonstra a Figura 2. Ao comparar os tempos de adsorção utilizados nos testes, nota-
se que a amostra com a maior concentração da suspensão foi mais eficiente na
adsorção do corante, obtendo uma diferença de adsorção de mais de 40% de remoção
comparada a concentração de 3 g/L. Verificou-se que, após 60 minutos de adsorção,
ocorreu o processo de dessorção, confirmado pelo aumento da concentração relativa e
consequente diminuição do percentual de remoção até 90 minutos de adsorção para as
duas concentrações de suspensão. A Figura 1 C apresenta a imagem de MEV para ZA. A
micrografia da ZA revelou a formação de cristais cúbicos e regulares em conformidade
com a morfologia da Zeólita A encontradas na literatura (PEREIRA et al, 2021).
Padrões de DRX das amostras de (A) Metacaulinita e (B) Zeólita A sintetizada (C) MEV Zeólita A sintetizada
Concentração relativa x tempo de adsorção do corante AM 3,0 x 10-5 mol/L nas concentrações (A) 3 g/L e (B) 10 g/L.
Conclusões
A Zeólita A foi sintetizada com sucesso a partir de metacaulinita e tratamento com
solução alcalina. O material sintetizado adsorveu de maneira mais favorável o corante
AM de solução aquosa, na concentração de 10 g/L em apenas 15 minutos. Dessa forma, a
Zeólita A sintetizada a partir da metacaulinita é um material promissor para a remoção
de poluentes orgânicos, como o corante azul de metileno, podendo reduzir a contaminação
de corpos aquáticos.
Agradecimentos
A FAPEMA pela bolsa concedida. Ao IFMA/Caxias pela disponibilidade dos materiais e
equipamentos e espaço cedido através do LAPECNA/IFMA. Ao Laboratório de Materiais
Avançados (LIMAV) da Universidade Federal do Piauí pela parceria.
Referências
ALSAMMAN, M. T. SANCHEZ, J. Recent advances on hydrogels based on chitosan and alginate for the adsorption of dyes and metal ions from water. Arabian Journal of Chemistry, V. 14, p. 1 -18, 2021.
ANDRADES, R. C. Síntese de zeólita A e aplicação em adsorção de metais pesados. 2017. 116 fls. (Mestrado em Ciências – Área de concentração: Engenharia Metalurgica e de Materiais) – Universidade de São Paulo Escola Politécnica, São Paulo, 2018.
CECILIA, J.A.; VILARRASA-GARCÍA, E.; MORALES-OSPINO, R. FINOCCHIO, E.; BUSCA, G.; SAPAG, K.; VILARROEL-ROCHA, J.; BASTOS-NETO, M.; AZEVEDO, D. C. S.; RODRIGUEZ-CASTELLON, E. Kaolinite-based zeolites synthesis and their application in CO2 capture processes. Full, v. 320, p. 1-9, 2022.
FIGUEREDO, G. Propriedades físico-químicas de argilas e zeólitas do Estado do Maranhão. 2010. 144 fls. (Mestrado em Química” - Área do conhecimento: Química) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2010.
MAKHWEDZHA-RAMUTSHATSHA, D.; MAVHUNGU, A.; MOROPENG, M. L.; MBAYA, R. Activated carbon derived from waste orange and lemon peels for the adsorption of methyl orange and methylene blue dyes from wastewater. Heliyon, V. 8, p. 1 – 9, 2022.
PEREIRA, P.M; FERREIRA, B.F; OLIVEIRA, N. P.; NASSAR, E.J.; CIUFFI, K. J.; VICENTE, M. A. Gil, A.; KORILI, S.; FARIA, E. M. Synthesis of Zeolite A from Metakaolin and its application in the adsorption of cationic dyes. Applied science, v.608, p. 1 -11, 2018.
SOUSA, B. B.; REGO, J. A. R.; BRASIL, D. S.B.; MARTELLI, M. C. Síntese e caracterização de zeólita tipo sodalita obtida a partir de resíduo de caulim. Cerâmica, v. 66, p. 404-41, 2020.
