ÁREA: Materiais
TÍTULO: SÍNTESE DA ZEÓLITA A A PARTIR DE METACAULIM: INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE CALCINAÇÃO DO CAULIM
AUTORES: LOIOLA, A. R. (UFC) ; ROLIM, J. C. (UFC) ; SILVA, L.R.D. (UFC)
RESUMO: Zeólita A foi obtida através de processo hidrotérmico de síntese, onde um caulim foi usado como fonte de silício e alumínio. O caulim foi termicamente ativado através de calcinação onde diversas temperaturas foram utilizadas. Análises de difração de raios-X indicaram a zeólita A é eficientemente sintetizada quando metecaulins obtidos a temperaturas iguais ou superiores a 500°C são usados. A temperatura 500°C é adequada para obtenção da referida zeólita sem perdas nas propriedades estruturais.
PALAVRAS CHAVES: zeólita a, caulim, metacaulim
INTRODUÇÃO: A elevada capacidade de troca iônica, uma grande área superficial distribuída através de poros com diâmetros variáveis, a elevada estabilidade térmica e a elevada acidez fazem das zeólitas materiais de extremo potencial para inúmeras aplicações, tendo mostrado destaque como adsorventes na purificação de gases, como trocadores iônicos em detergentes, na catálise no refino do petróleo, na petroquímica e em aplicações biotecnológicas (LUNA et al. 2001). Nos últimos anos os países desenvolvidos têm voltado esforços para a eliminação dos politrifosfatos usados em detergentes haja vista os inúmeros danos que tais compostos causam ao meio ambiente através do fenômeno conhecido com eutroficação (LUCAS et al. 1992). A zeólita A em especial apresenta-se como um excelente candidato para tal finalidade já sendo inclusive comercializada como componete de sabões em pó e detergentes em alguns países europeus (GLENNIE et al. 2002). Embora o uso da zeólita A seja favorável em vários aspectos, seus custos de produção ainda são relativamente elevados quando comparados com os politrifosfatos. Desse modo, melhoramentos do processo de síntese que levem a uma redução dos custos operacionais podem favorecer e incrementar seu uso como trocadores iônicos. Uma das formas de síntese da zeólita A que mostra-se economicamente viável é a partir de caulins calcinados. Em se considerando a grande incidência de depósitos de caulins de alta qualidade no Brasil julgamos oportuno estudar o processo de síntese da zeólita A a partir dessa argila de modo a se obter melhores condições de produção.
MATERIAL E MÉTODOS: Inicialmente amostras de 1 g de caulim, assim como metacaulins obtidos a diferentes temperaturas (400, 500, 600, 700, 800 e 900 °C durante 2 h em atmosfera de ar) foram confinadas em cadinho de teflon, onde também foi adicionado ~ 27 mL de NaOH 2,75 M. O cadinho junto com a mistura reacional foi colocado em um autoclave de alumínio e submetido a agitação em batelada acoplado a banho termostatizado de 70 ºC por um período de 1 h. Em seguida o autoclave permaneceu em banho termostatizado a 30 ºC durante 18 h, sendo então submetido a aquecimento em estufa a 90 ºC por 5 h. O recipiente foi resfriado lentamente e o material resultante lavado 5x com água desionizada e seco a 60 ºC por 22 h. A verificação das fases cristalográficas dos materiais obtidos foi realizada mediante medidas de difração de raios-X, usando o método do pó, realizadas em um difratômetro de pó de raios-X usando uma geometria Bragg-Brentano em modo contínuo com velocidade de 0.5º.min-1 (2q). Radiação de Cu Ka foi usada com tubo operando a 40 kV e 25 mA.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os difratogramas dos materiais obtidos encontram-se dispostos na Fig. 1, onde é facilmente visualizado que a zeólita A é prontamente sintetizada quando metacaulins obtidos a partir da calcinação do caulim a temperaturas superiores a 500 °C são utilizados como matéria prima. Nessas condições, picos intensos referentes a fase cristalográfica da zeólita A são observados, não sendo verificado presença de outras fases cristalinas. A calcinação do caulim para a obtenção da zeólita A é necessária pois os átomos de alumínio presentes na estrutura da argila encontra-se hexacoordenados, em uma geometria octaédrica, enquanto que na zeólita estes átomos adquirirem uma geometria tetraédrica, e requerem portanto tratamento térmico de modo que a estrutura dos átomos de alumínio presentes no metacaulim seja próxima a verificada na zeólita facilitando desse modo a cristalização da fase zeolítica. Quando o caulim e o metacaulim obtido a 400 °C (MC-400) são utilizados como matéria prima não se verifica a formação da zeólita A. Os difratogramas dos materiais obtidos nestas condições são idênticos indicando que nessa temperatura a estrutura do caulim não é significantemente alterada. Os resultados deste trabalho sugerem que a temperatura de 500 °C é suficientemente adequada para a produção da zeólita A a partir do caulim. Esta temperatura é bem menor do que as reportadas em trabalhos anteriores (COSTA et al. 1987; COSTA et al. 1988).
CONCLUSÕES: O processo de síntese hidrotérmica da zeólita NaA a partir do caulim mostrou-se adequado, revelando elevada eficiência, apresentando um produto com alto grau de cristalinidade e livre de impurezas conforme indicado nos difratogramas de raios-X. os resultados mostraram que a zeólita A éficientemente sintetizada quando metecaulins obtidos a temperaturas iguais ou superiores a 500 °C são usados.
AGRADECIMENTOS: Gostaríamos de agradecer a CAPES e ao PIBIC-CNPq (Universidade Federal do Ceará) pelo apoio financeiro com a manutenção das bolsas de auxílio.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: COSTA, E., LUCAS, A., UGUINA, M.A. e RUIZ, J.C. (1987). Sintesis de zeolita 4A a partir de arcillas españolas y sus minerales. Anales de Química 84: 366-373.
COSTA, E., LUCAS, A., UGUINA, M.A. e RUIZ, J.C. (1988). Synthesis of 4A zeolite from calcined kaolins for use in detergents. Ind. Eng. Chem. Res. 27: 1291-1296.
GLENNIE, E.B., LITTLEJOHN, C., GENDEBIEN, A., HAYES, A., PALFREY, R., SIVIL, D. e WRIGHT, K. (2002). Phosphates and alternative detergent builders - final report, EU Environment Directorate.
LUCAS, A., UGUINA, M.A., COVIÁN, I. e RODRÍGUES, L. (1992). Synthesis of 13X zeolite from calcined kaolins and sodium silicate for use in detergents. Ind. Eng. Chem. Res. 31: 2134-3140.
LUNA, F.J. e SCHUCHARDT, U. (2001). Modificação de zeólitas para uso em catálise. Quim. Nova 24: 885-892.
