Autores
Almeida, A.L. (UFOPA) ; Bastos, K.F. (UFOPA) ; Couto, N.A.F. (IFPA/PPGMAT) ; dos Reis, B.R. (IFPA/PPGMAT) ; Ferreira, R.K. (IFPA/PPGMAT) ; Saldanha, L.S. (UFPA/CAMPUS ANANIDEUA) ; Figueira, B.A.M. (IFPA/PPGMAT)
Resumo
Neste trabalho, Ba-sodalita foi obtida com sucesso e sem impurezas por fusão
alcalina seguido de tratamento hidrotermal empregando-se argila de bauxita da
Amazônia como fonte barata de alumínio e silício. Este resíduo é gerado por
processos de beneficiamento de bauxita através de lavagem do corpo de minério.
Após o processo de síntese e trocaiônica, Ba-sodalita foi caracterizada por DRX,
FTIR e MEV, mostrando assim que um subproduto industrial pode ser transformado em
um material de valor agregado.
Palavras chaves
Amazônia; Rejeitos de bauxita; zeolita
Introdução
Sodalita é um dos mais conhecidos minerais do grupo das zeolitas, sendo descrito
pela primeira vez por Thomson e Pauling em 1811. Sua composição química é
Na8(AlSiO4)6Cl2 e sua estrutura em porosa motivaram sua obtenção em laboratório
uma vez que é grande o leque de aplicações em melhoramento de solos, remediação
de águas residuais, adsorvente iônico na remoção de metais pesados, peneiras
moleculares, dentre outros. Sua estrutura consiste no compartilhamento das
subunidades SiO4 e AlO4, que formam cavidades e canais interconectados, em que
as entradas e saídas são controladas por anéis formados a partir de seis membros
tetraédricos, com diâmetro cinético de abertura 2,65Å, podendo apresentar uma
grande variedade de composições, se inserindo na categoria de clatratos,
zeólitas efeldspatóides (Corma, 1997, Carvalho, 2011; Cejka et al, 2011;
Hildebrando, 2012; Melo, Paz e Angelica, 2017).
Embora os materiais zeoliticos sejam tradicionalmente sintetizada por reagentes
comerciais, nas últimas duas décadas observa-se um aumento de uso de materiais
de origem natural como fonte de Al e Si (caulim, rejeitos de caulim, cinza
volátil, cinza de casca de arroz e lama vermelha), que tem a vantagem de
contribuir para a preservação do meio ambiente agregando valor a um subproduto
do setor industrial (PAZ, ANGÉLICA, NEVES, 2010; Nascimento, 2013; Maia,
Angelica e Neves,2008)
Neste trabalho investigou-se a possibilidade de reaproveitamento de argila de
lavagem de bauxita da Amazônia través da sua conversão em material zeolítico por
meio de fusão alcalina e síntese hidrotermal.
Material e métodos
O processo de síntese iniciou com a purificação de caulinita presente no
subproduto, que após fusão alcalina e tratamento hidrotermal acima de 90ºC foi
transformada em um material nomeado como Ka-zeo-sod, que após processo de troca
iônica com BaCl2, foi lavado varias vezes com agua deionizada, secado e
pulverizado, gerando um segundo produto (Ka-zeo-sod-1m). As caracterizações foram
feitas em difratômetro de raios-X, modelo D2-phaser (Bruker), tubo de cobre(CuKa =
1.5406 Å) de 400 W de potência, tensão de 30 kV e 10mA, respectivamente. Os
espectros de infravermelho no médio (4000 a 400 cm-1) foram obtidos utilizando-se
pastilhas prensadas a vácuo contendo 0,200 g de KBre 0,0013 g de amostra
pulverizada e um espectrômetro de absorção molecular na região IV com transformada
de Fourier da Bruker, modelo Vertex 70. A caracterização morfológica do produto
final foi por MEV/EDS através da sua metalização com ouro. O microscópio utilizado
foi da da marca LEO-Zeiss, 430 Vp, em condições de análise utilizando imagens
secundárias obtidas a 20 KV, com distância de trabalho de 11 mm.
Resultado e discussão
Os padrões DRX e IV das amostras zeolíticas obtidas por fusão alcalina (Ka-
ZeoSod) e troca catiônica (Ka-ZeoSod-1m) são apresentados na Fig. 1. Para
caracterização por DRX (Fig. 1a), Ka-ZeoSod mostrou picos bem definidos a13,81°,
24,04°, 34,27°, 42,31°, 51,41° (2 theta), que corresponderam aos planos (110),
(211), (222), (330) e (431) de sodalita cúbica (PDF 01-082-1812). Os mesmos
picos da fase sodalita trocada com Ba2+ permaneceram na amostra KaZeoSod-
1m, indicando preservação da estrutura zeolitica. O espectro FTIR de Ba-sodalita
(Fig 1b) mostrou As bandas em torno de 444, 555, 613 e 664 foram bem
correlacionadas a sodalita, pois referem-se as unidades TO4 (T=Si ou Al) com
ligações do tipo Si-O-Si, Si-O-Al ou Si-O na estrutura (Mozgawa et al., 2011). A
banda em torno de 989 cm-1 é referente a ligação Si-O-Al do tetraedro TO4 de
unidades primárias de construção (MAIA et al., 2007; SELIM et al., 2004). De
acordo com Felshe et al. 1987, a presença do grupo funcional OH- (bandas
situadas entre 3500 e 3400 cm-1) nestas amostras, revelam a presença de água
zeolítica, e caracterizam a presença da sodalita básica. A presença de H2O livre
é observada pelas bandas nas regiões entre 3500 e 3000 cm-1 e 1646 cm-1. A
inserção de cátions de Ba2+ não modifica a estrutura de sodalita. A
fotomicrografia de Ba-sodalita (Ka-ZeoSod-1m) é apresentada na Fig. 2. Conforme
observado, um glomerado de glóbulo sem tamanho padrão e dispersos aleatoriamente
indicaram uma nítida mudança morfológica em relação a matriz argilosa descrita
anteriormente. O tamanho médio dos cristais foi em torno de 1 μm. Vale ressaltar
que o tempo de agitação pode influenciar na morfologia e tamanho dos cristais.
Padrões de difração de raio X das amostras Ka-ZeoSod e Ka-ZeoSod-1m (a) e espectro FTIR de Ka-ZeoSod-1m (b)
Fotomicrografia eletrônica de varredura de Ba- sodalita (Ka-ZeoSod-1m)
Conclusões
De acordo com os resultados obtidos, pode-se afirmar que argila de lavagem de
bauxita se transformou com sucesso em material de grande importância tecnológica,
sodalita, mostrando dessa forma uma nova fonte barata e abundante para obtenção de
zeolita.
Agradecimentos
Os autores agradecem a CAPES, CNPQ, UFOPA, LCM (IFPA), LAMIGA (UFPA) e CETENE pelo
apoio financeiro e analítico que permitiram a execução deste trabalho.
Referências
CARVALHO, Alexandre. Estruturas e classificação das zeólitas. In: DE CARVALHO, Alexandre. Sintese de zeólita "A" a partir de diatomita como fonte de alumino silicato. 2011. Dissertação (Mestrado em engenharia de materiais) – UFRN.
CEJKA, J.; BEKKUM, H. V.; CORMA, A.; SCHUTH, F. (Eds.). Introduction to Zeolite Science and Practice. 3 ed. rev.
Amsterdam: Elsevier, 2007.
CORMA, A. From microporous to mesoporous molecular sieve materials and their use in catalysis. Chemical Reiews, v. 97, n. 6, p. 2373-2420, 1997.
HILDEBRANDO, Edemarino. Síntese de zeólita tipo faujasita de caulim da Amazônia como fonte de silício e alumínio: aplicação como adsorvente. 2012. Tese (Doutorado em engenharia) - Universidade de São Paulo.
NASCIMENTO , Letícia. Síntese de zeólitas a partir do rejeito gibbisítico-caulinítico do beneficiamento de bauxita de Paragominas-Pa. 2013. Trabalho de conclusão de curso (Bacharel em Engenharia de Materiais) – UFPA.
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Melo, Caio César Amorim; Paz, Simone Patrícia Aranha; Angélica; Rômulo Simões. Fases sodalita formadas a partir de caulinitas amazônicas sob condições de digestão Bayer. Materia, v. 22, n. 3, 2017
A. A. B. Maia; R. S. Angélica; R. F. Neves. Estabilidade térmica da zeólita A sintetizada a partir de um rejeito de caulim da Amazônia. Cerâmica, v. 54, 331, 2008.
