ÁREA: IC-Iniciação Científica
TÍTULO: INFLUÊNCIA DO FERRO, QUARTZO E SUBSTÂNCIAS HÚMICAS PRESENTES EM UM CAULIM EM PROCESSOS DIAGENÉTICOS PARA OBTENÇÃO DE ZEÓLITAS
AUTORES: ROLIM, J. C. - UFC; LOIOLA, A. R. - UFC; DA SILVA, L. R. D. - UFC
E-MAIL: PILLAREDCLAY@YAHOO.COM.BR
RESUMO: Durante a diagênese de obtenção de zeólitas a partir de um caulim, foi avaliada a influência de ferro, quartzo e substâncias húmicas. Na remoção destes constituintes foram empregados os métodos do ácido oxálico, Stokes e do NaOCl, respectivamente. Os percentuais destes foram reduzidos, para verificar possíveis alterações nos processos de síntese da zeólita. As interferências não se mostraram tão evidentes. Contudo, pôde-se avaliar as alterações nas quantidades relativas de cada fase, comparado à síntese utilizando o caulim natural. A síntese resultou em um produto com duas fases cristalográficas, zeólita X e P, sendo a primeira, fase majoritária. Os resultados apontaram para a possibilidade de que a influência da sílica quartzosa seja determinante na obtenção de uma única fase.
PALAVRAS CHAVES: caulim; síntese hidrotérmica; zeólita
INTRODUÇÃO: A natureza lamelar das argilas (ou argilominerais) inspirou seu nome genérico, filossilicatos (do grego, phyllos = “folha”, ou lamela), do qual a estrutura consiste em combinação das folhas octaédricas e tetraédricas.
O tamanho do Brasil e a diversidade da sua Geologia estão refletidos pelos vários ambientes (minerais precursores) em que diferentes tipos de caulins se formaram (WILSON et al., 1998).
As zeólitas (peneira molecular) formam-se naturalmente como produtos de alteração do material vulcânico e da diagênese dos sedimentos de oceano profundo.
Já está comprovada por diversos autores a possibilidade da síntese de zeólitas a partir de argilas (CUNDY et al., 2003). No entanto, os efeitos causados por minerais não argilosos e substâncias húmicas presentes na argila, ainda tem sido objeto de muita investigação, principalmente acerca da síntese de um tipo único de zeólita (ALKAN et al., 2005).
Sendo assim, avaliou-se a presença do ferro, sílica e matéria orgânica em um caulim, a fim de analisar a influência sobre a estrutura do(s) produto(s) formado(s) por meio de análises cristalográficas, com a identificação de todas fases que possam estar presentes nos produtos.
MATERIAL E MÉTODOS: A matéria orgânica e o ferro foram removidos do caulim com HClO4 e ácido oxálico, respectivamente (GOMES et al., 1996; MANDAL et al., 2004). Ambas as metodologias sob agitação e aquecimento (parâmetros predeterminados), seguido de lavagem e secagem. Baseado na Lei de Stokes (GOMES et al., 1996; LIMA et al., 2001) foi possível reduzir o percentual de quartzo da argila (desagregada com ultra-som).
A síntese hidrotérmica foi realizada a partir do caulim cinza (obtido no estado do Piauí pela mineradora CAULISA), do qual foi submetido inicialmente a uma análise química (AES-ICP). A síntese consistiu de várias etapas: calcinação, formação do gel (NaOH), envelhecimento, cristalização, lavagem e secagem (COSTA et al., 1988). Sínteses foram realizadas com o caulim natural na ausência de substâncias húmicas, livre de ferro solúvel ou quartzo. O produto de cada síntese foi submetido a um processo de troca iônica com CH3COONH4, sob agitação mecânica, repouso e lavagem, e então, analisadas por meio de DSC. As amostras de caulim, metacaulim e o produto de cada síntese, tiveram suas estruturas analisadas por difração de Raios-X.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Observa-se na análise química uma elevada concentração de silício, o que se deve predominantemente à apreciável quantidade de sílica quartzosa (agregado mineral muito comum aos caulins), da qual teve seu percentual reduzido na amostra fazendo uso da Lei de Stokes (LIMA et al., 2001). Substâncias húmicas não exerceram influência significativa sobre a síntese. O ferro foi facilmente removido da composição do caulim (MANDAL et al., 2004), indicando com isso, se tratar de matéria solúvel, não causando alterações significativas no resultado da síntese de zeólitas, comparado à síntese utilizando o caulim natural. Isto pode ser evidenciado através da análise dos espectros de difração, sobre os quais foi feita a identificação das fases cristalinas a partir dos padrões do PDF. Os resultados indicaram em média que cerca de 79% da composição mineral após a síntese, é da zeólita X, e aproximadamente 20% da zeólita P, com pouca variações entre uma e outra.
A principal característica (metacaulim) reside na mudança de simetria do alumínio estrutural, devido o desaparecimento da banda em 970 cm-1 atribuída aos estiramentos AlVI-0H nos espectros de absorção no infravermelho (QTAITAT et al., 2005).
CONCLUSÕES: A manifestação de cada constituinte do caulim natural, na síntese de zeólita, interfere de forma esperada no processo diagenético, visto que ocorre uma interação termodinâmica distinta com a argila. Porém, o produto da síntese resultou em duas fases cristalográficas, zeólita X e P, sendo a primeira, a fase majoritária; apontando para a possibilidade de que sílica quartzosa seja determinante na obtenção de uma única fase.
AGRADECIMENTOS:Os autores agradecem a UFC, ao Laboratório de Raios-X da UFC, ao PIBIC-CNPq e CAPES pelo apoio financeiro com a manutenção da bolsa de auxílio.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:ALKAN, M.; HOPA, C.; YILMAZ, Z.; GÜLER, H. 2005. The effect of alkali concentration and solid/liquid ratio on the hydrothermal synthesis of zeolite NaA from natural kaolinite. Microporous and Mesoporous Materials, 86: 176-184.
COSTA, E.; LUCAS, A.; UGUINA, M. A.; RUIZ, J. C. 1988. Synthesis of 4A zeolite from calcined kaolins for use in detergents. Ind. Eng. Chem. Res., 27: 1291-1296.
CUNDY, C. S.; COX, P. A. 2003. The Hydrothermal Synthesis of Zeolites: History and Development from the Earliest Days to the Present Time. Chem. Rev., 103: 663-701.
GOMES, C. F 1996. .Argilas: O que são e para que servem, Ed. da Fundação Calouste Gulbekien, São Paulo.
LIMA, R. M. F.; LUZ, J. A. M. 2001. Análise granulométrica por técnicas que se baseiam na sedimentação gravitacional: Lei de Stokes. Rem: Rev. Esc. Minas, 54: 155-159.
MANDAL, S.K., BANERJEE, P.C. 2004. Iron leaching from China clay with oxalic acid: effect of different physico-chemical parameters. Int. J. Miner. Process., 74: 263– 270.
QTAITAT, M. A.; AL-TRAWNEH, I. N. 2005. Characterization of kaolinite of the Baten El-Ghoul region/south Jordan by infrared spectroscopy. Spectrochimica Acta, 61: 1519–1523.
WILSON, R.; SANTOS, H. S.; SANTOS, P. S. 1998. Caulins brasileiros: Alguns aspectos da geologia e da mineralogia. Cerâmica, 44: 287-288.