ÁREA: Química Analítica
TÍTULO: ESTUDO DE ADSORÇÃO DE ÍONS COBRE E MAGNÉSIO EM SUPORTE DE CARVÃO ATIVADO POLIMÉRICO
AUTORES: MESQUITA, A. D. G. D. (IFG) ; ROSA, J. R. (UFG) ; OLIVEIRA, S. B. (IFG)
RESUMO: Um dos maiores desafios da indústria química nos últimos anos consiste no desenvolvimento de tecnologias alternativas que sejam menos agressivas ao ambiente. Para tanto os processos devem gerar o mínimo de rejeitos. Dentre as muitas pesquisas existentes atualmente, a área de catálise tem atraído a atenção da comunidade científica e o interesse de empresas por suas diversas aplicações tecnológicas, tais como catalisadores obtidos a partir materiais já processados como o Poliestireno (PS) originando CAP (Carvão Ativado Polimérico). Metais como o cobre, magnésio e a platina apresentam atividade catalítica sendo largamente empregados na indústria química. Um catalisador para síntese de estireno pode ser obtido pela adsorção em seqüência de íons magnésio e cobre na proporção de 1:2 presentes em CAP obtido a partir de PS.
PALAVRAS CHAVES: adsorção, carvão ativado polimérico, cobre.
INTRODUÇÃO: Dentre os catalisadores poliméricos encontramos as resinas de STY-DVB (Estireno-Divinilbenzeno) funcionalizadas com grupos sulfônicos. A atividade do catalisador polimérico é influenciada pelas características da resina e pelo teor de grupos sulfônicos incorporados. Por serem catalisadores versáteis, podem ser obtidos por adsorção que facilita trocas iônicas que podem ser de muita importância em aplicações industriais e laboratoriais. O presente trabalho objetivou a preparação de um catalisador e a otimização de metodologia para obtenção deste suportado em CAP (Carvão Ativado Polimérico, obtido a partir de resina STY-DVB) através do método de adsorção seqüencial e sem agitação de íons Mg2+ e Cu2+ presentes em solução, na proporção de 1:2 respectivamente, em meio alcoólico, sendo posteriormente seco e caracterizado por Espectrometria de Absorção Atômica em Chama (AAS).
MATERIAL E MÉTODOS: O CAP foi previamente preparado e obtido de acordo com OLIVEIRA et al. (2007). Para a construção das curvas de calibração e obtenção das equações matemáticas utilizadas no cálculo das concentrações dos íons presentes nas amostras, foi utilizado o Software Origin 7.0. Foram preparadas 6 amostras de CAP (0,2g cada) promovendo a adsorção dos íons magnésio provenientes de uma solução de nitrato de magnésio hexa-hidratado (0,02 Mol.L-1) denominadas CMA (1CMA a 6CMA). O tempo de adsorção foi de 1 a 6 horas, respectivamente para cada amostra. As amostras foram secas em estufa por 15min e os íons foram dessorvidos tomando 0,01g de cada amostra e solubilizando em 3mL de ácido clorídrico PA, aquecidas em chapa até redução para 1mL aproximadamente. Identificou-se que a concentração desejada de íons magnésio adsorvida no CAP era alcançada no tempo de 2 horas de adsorção. Com base neste parâmetro, foi realizada nova adsorção de íons magnésio em 1,2g de CAP, a ser empregado posteriormente na adsorção de íons Cu2+. Em seguida a adsorção de íons cobre provenientes de uma solução de nitrato de cobre tri-hidratado (0,10 Mol.L-1) foi realizada em 6 amostras CMA (0,2g cada contendo 0,626mg de íons magnésio previamente adsorvidos) denominadas CMAC (1CMAC a 6CMAC). O tempo de adsorção e de secagem na estufa foi o mesmo que o das amostras de magnésio hexa-hidratado e os íons de cobre foram dessorvidos tomando 0,01g de cada amostra e solubilizando-a em 3mL de ácido clorídrico PA, aquecidas em chapa até 1 mL aproximadamente. As soluções contendo íons cobre e de magnésio que realmente foram adsorvidos pelo CMAC em função do tempo de adsorção, foram enviadas para análise através AAS, realizada na Central Analítica do IQ-UFG.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Foram obtidas as isotermas de adsorção para os íons citados. O valor objetivado de adsorção de Mg2+ para 1 g de carvão ativado foi atingido pela amostra 2CMA, obtido durante o tempo de adsorção de 2 horas respectivamente, apresentando 3,1300 mg de Mg2+ para 1 g de carvão ativado. Há que se considerar o fato de o íon magnésio apresentar um menor raio atômico quando comparado com o íon cobre e isso facilita sua difusão através de superfícies microporosas e mesoporosas tais como os presentes no CAP. O valor objetivado de adsorção de Cu2+ para 1 g de carvão ativado (maior que a quantidade de íons Mg2+ adsorvidos em mg por g carvão ativado) foi atingido pela amostra 6CMAC que foi a que mais se aproximou do valor objetivado (6,0800 mg de Cu2+ para 1 g de carvão ativado) e que seria de aproximadamente o dobro da concentração de magnésio (3,1300 mg de Mg2+ em 1 g de carvão ativado na presente na Amostra 2CMA). De acordo com SHRIVER, 2003, o íon cobre é mais “mole” quando comparados ao íon de magnésio que é mais “duro”. Assim, o cobre tende a formar complexos mais estáveis que o magnésio. Este fato dificulta a difusão dos íons cobre presentes em solução para a superfície/poros do carvão ativado tendo em vista uma menor disponibilidade de íons em solução estando estes formando complexos estáveis de Cu2+ provavelmente com ligantes NO32- provenientes da própria solução.
CONCLUSÕES: A obtenção de um CAP impregnado com magnésio e cobre adsorvidos na razão de 1:2 ocorre quando o carvão é exposto, sem agitação, a uma solução de nitrato de magnésio hexa-hidratado 0,02 mol.L-1 por 2 horas e, em seguida exposto a uma solução de nitrato de cobre tri-hidratado 0,10 mol.L-1 por 6 horas. Obtém-se assim, íons magnésio e cobre suportados em carvão ativado polimérico. Como as concentrações de magnésio e cobre adsorvidos no suporte de CAP foram obtidas conforme objetivado, na proporção 1:2 respectivamente, o mecanismo de adsorção empregado neste trabalho é recomendado, pois resultam em concentrações de metais desejadas ao bom desempenho do catalisador.
AGRADECIMENTOS: Equipe do Lab. de Química do IFGoiás; Equipe da Central Analítica do IQ-UFG. Professor Dr. Paulo Sérgio de Souza IQ-UFG.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: OLIVEIRA, S. B.; BARBOSA, D. P.; RANGEL, M. C.; RABELO, D. Preparação de carvão ativado polimérico esférico para uso como suporte de catalisador de cobre/magnésio na reação de desidrogenação do etilbenzeno. (Artigo Científico) IV CONGRESSO BRASILEIRO DE CARBONO, 2007; SHRIVER, D. F.; ATKINS, P. W. Química inorgânica. Ed. Bookman. Porto Alegre – RS: p.316, 321 e 322, 2003.
