ÁREA: Química Orgânica
TÍTULO: : SÍNTESE DE RESINAS POLIMÉRICAS A BASE DE N-ÓXIDO DE 2-VINIL-PIRIDINA PARA REMOÇÃO DE p-CRESOL
AUTORES: VALENTE, D. T. (IME) ; AGUIAR, A. P. (IME)
RESUMO: A avaliação da capacidade de extração do p-cresol por copolímeros a base de N-óxido de 2-vinil-piridina foi o objetivo deste trabalho. A síntese dos copolímeros a base de 2-vinil-piridina foi realizada via suspensão aquosa. Posteriormente os copolímeros foram submetidos à reação de oxidação para transformação nos respectivos N-óxidos As resinas foram aplicadas como material adsorvente, em sistema de batelada, de uma solução de p-cresol 100 ppm. Onde as resinas a base de N-óxido apresentaram os melhores teores de extração (entre 60 e 80 %), enquanto que as resinas a base de 2-vinil-piridina tiveram teores remoção variando de 5 a 70%. Os resultados comprovam que o grupo N-óxido promove uma polaridade maior ao copolímero influenciando diretamente na remoção do p-cresol.
PALAVRAS CHAVES: adsorvente polimérico;n-óxido; p-cresol.
INTRODUÇÃO: Os materiais poliméricos tem sido alvo de intensivos estudos nas últimas décadas, com aplicações, entre elas como adsorventes (LIMA LUZ, 2000; MAILLARD-TERRIER, 1984). Os adsorventes poliméricos são amplamente empregados no tratamento de efluentes industriais para remoção de diversos contaminantes.
Os compostos fenólicos são os principais contaminantes orgânicos e de grande interesse ambiental. Pois são altamente tóxicos e estão presentes em águas residuais de muitos processos industriais (DRECHNY, 2006; HRADIL, 2000). Assim, este trabalho teve o objetivo de sintetizar um copolímero polar a base N-óxido de 2-vinil-piridina e avaliar sua eficiência na extração de p-cresol.
MATERIAL E MÉTODOS: Os copolímeros foram sintetizados via polimerização em suspensão aquosa, conforme descrito por trabalhos anteriores do grupo (JANDREY, 2004), e com as seguintes composições de monômeros: 2-vinil-piridina, estireno e divinilbenzeno (10/60/30; 40/30/30; 60/10/30 e 70/00/30, respectivamente). A reação de oxidação destes copolímeros utilizou cinco gramas do copolímero previamente inchados em 30 mL de n-butanol, com uma razão molar de 2-vinil-piridina:ácido acético glacial:peróxido de hidrogênio de 0,1:1:0,5, em aquecimento ( 75°C), e agitação mecânica de 120 rpm por 24h. Os copolímeros modificados foram lavado com água até pH neutro, em seguida com propanona e secas em estufa a 80°C por 24h. O ensaio de extração em batelada utilizou 0,3 g de copolímero para 30 mL de solução de p-cresol 100 ppm , em agitador horizontal com velocidade de 120 rpm. Para o ajuste de pH foram utilizadas soluções de HNO3 65% e NH4OH 25%. As quantificações da concentração de p-cresol foram determinadas em espectrofotômetro de UV-vis, com comprimento de onda igual a 274 nm.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O primeiro ensaio realizado foi a avaliação do tempo de contato que estabeleceu o equilíbrio da extração em 90 min. A influência do pH foi investigada para valores de pH 2, 6 e 10. A variação do pH não influenciou a capacidade extrativa das resinas com 10 (R1), 60 (R3 e R3_NO) e 70% (R4 e R4_NO) de 2-vinil-piridina. Em R1 porque ocorrem poucas ligações de hidrogênio, logo qualquer interferência nestas interações não afeta a extração, que ocorre quase que exclusivamente pelas interações pi-pi. Enquanto que nas demais o número de sítios de ligações de hidrogênio afetados pelo pH são poucos, com isso outros inúmeros sítios ativos continuam disponíveis para fazer ligação de hidrogênio. A resina com 40% de 2-vinil-piridina (R2) teve o teor de remoção diminuído quando o pH diferenciou-se de 6. Porque nessa concentração intermediária de 2-vinil-piridina os sítios impedidos de fazer ligação de hidrogênio são consideráveis em proporção, visto que o número de interações pi-pi está reduzido, comparado a R1. Ao aumentar a concentração de 2-vinil-piridina nos copolímeros R1, R2, R3 e R4 a capacidade de remoção diminui, decorrente do menor número de interações pi-pi. Portanto nestas resinas tais interações são as principais responsáveis pela extração. Os copolímeros a base de N-óxido (R2_NO, R3_NO e R4_NO) apresentaram um comportamento semelhante as de origem sob a influência do pH, logo podem ser consideradas as mesmas justificativas. Em R1_NO a extração sofreu influência do pH, talvez porque as ligações de hidrogênio promovidas pelo N-óxido são mais fortes. A partir dos melhores resultados destas resinas pode-se dizer que as ligações de hidrogênio promovidas pelo N-óxido são bem mais fortes, porque mesmo com o decrécimo das interações pi-pi as extrações são bastante significativas.
CONCLUSÕES: A presença das interações por ligações de hidrogênio é um diferencial determinante para a melhoria no processo de extração de compostos fenólicos. As ligações de hidrogênio promovidas pelo N-óxido são bem mais fortes, tornando-as mais eficientes na remoção. Além do aumento da polaridade do copolímero oxidado promover maior difusão da solução de p-cresol entre os poros.
AGRADECIMENTOS: As instituições parceiras deste trabalho (PUC e IMA), a CNPq pela bolsa e auxílio financeiro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: DRECHNY, D.; TROCHIMCZUK, A. W. Synthesis and some sorptive properties of highly crooslinked cyanomethyl styrene/divinylbenzene copolymers. Reactive & Funcional Polymers, v.66, p. 323-333, 2006.
JANDREY, A. C.; DE AGUIAR, A.P.; DE AGUIAR, M.R.M.P.; SANTA MARIA, L.C. Thermodegradation of poly(2-vinylpyridine-co-styrene-co-divinylbenzene) and N-oxide derivatives. Thermochimica Acta, v. 424, p.63-68, 2004.
HRADIL, J.; BENES, M.J.; PLICHTA, Z. Contribution to the interaction of phenolic compounds with polymeric adsorbents. Reactive & Functional Polymer, v. 44, p.259-, 2000.
LIMA LUZ, C.T.; COUTINHO, F.M.B. The influence of the diluent system on the porous structure formation of copolymers based on 2-vinylpyridine and divinylbenzene-diluent system I. n-heptane/diethylphtalate. European Polymer Journal, v.36, p. 547-553 ,2000.
MAILLARD-TERRIER, M.C.; CAZÉ. C. Texture poreuse de copolymers 4-vinylpyridine divinylbenzène. European Polymer Journal, v. 20, n.2, p.113-118, 1984.
