ÁREA: Química Analítica
TÍTULO: Adsorção de Cu(II), Co(II) e Ni(II) na superfície de óxido de titânio modificado com ácido fosfórico.
AUTORES: PIPI, A.R.F. (UNESP) ; DO CARMO, D.R. (UNESP) ; DIAS FILHO, N.L. (UNESP)
RESUMO: Óxido de titânio foi modificado com ácido fosfórico com a finalidade de ancorar grupos fosfato em sua superfície. O material modificado foi utilizado para a adsorção dos íons Cu(II), Co(II) e Ni(II) empregando-se técnicas de batelada em frascos termostatizados a 25,0 ± 0,1°C. Nos estudos de cinética de adsorção, foi possível determinar tempos diferentes para cada íon e nos estudos da capacidade adsortiva do material foi possível observar que o Cu(II) apresentou melhor capacidade adsortiva (7,4 x 10-4 mol g-1) em relação ao Co(II)( 4,95x10-4 mol g-1) e o Ni(II)( 4,15x10-4 mol g-1).
PALAVRAS CHAVES: óxido de titânio, adsorção, íons metálico
INTRODUÇÃO: Trabalhos visando as propriedades de superfície de sólidos inorgânicos porosos bem como as modificações físico-química de sua superfície vêm sendo cada vez mais estudados. Há um grande interesse do uso desses sólidos modificados em diversas aplicações tecnológicas, dentre elas podem ser citadas: i) a adsorção de espécies catiônicas, utilizada na remoção de íons metálicos em solução com baixíssima concentração na ordem de ng/mL; ii) o transporte de enzimas; iii) a concentração de traços de cátions metálicos a partir de água do mar ou de efluentes; iv) em catálise e aplicação em cromatografia. Dentre os materiais sólidos inorgânicos porosos utilizados é possível citar a sílica gel, fibras de carvão ativado e alumina (DO CARMO et al., 2006). Dentro deste contexto, o presente trabalho teve como objetivo estudar a adsorção dos seguintes íons metálicos Cu(II), Ni(II) e Co(II), empregando para esta finalidade o dióxido de titânio (TiO2) modificado com ácido fosfórico. A síntese empregada neste trabalho foi aquela proposta na literatura (BRUQUE et al., 1995) com algumas modificações. Uma nova rota de síntese foi proposta neste trabalho gerando TiO2 in situ a partir do isopropóxido de titânio. O produto hidrolisado reage com o ácido fosfórico modificando a superfície do óxido de titânio com grupos fosfato. Trabalhos sobre adsorção de íons metálicos na superfície de dióxido de titânio não são comumente encontrados na literatura, dentre as poucas citações podemos encontrar o trabalho de KIM (KIM et al., 2003) que estudou a remoção de Cu(II) em solução aquosa utilizando dióxido de titânio tipo anatase.
MATERIAL E MÉTODOS: O dióxido de titânio modificado foi preparado conforme descrito a seguir: em um béquer de 100mL adicionou-se 35mL de ácido fosfórico P.A.(85%) em seguida foi adicionado 20mL de isopropóxido de titânio (IV) e 10mL de água deionizada. A mistura turva foi deixada em um lugar fechado, sem contato com a luz, por um dia. Em seguida a fase sólida formada foi separada por um filtro de placa sinterizada, e seca a temperatura ambiente, o material obtido foi armazenado em um dessecador. Os estudos de sorção de metais com óxido de titânio foram realizados empregando-se técnicas de batelada em frascos termostatizados a 25,0 ± 0,1°C e as determinações dos íons metálicos foram efetuadas por titulação complexométrica utilizando indicadores apropriados (MARANGONI). Os estudos foram divididos em duas etapas: a) determinação da cinética de adsorção; b) capacidade adsorvente do material.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A cinética de sorção foi expressa em Nf em relação ao tempo (minutos). Através do estudo cinético de adsorção em diferentes solventes (água, álcool-42% e álcool-99%), determinou-se que o tempo necessário para atingir a saturação dos íons Cu(II), Co(II) e Ni(II) foram de 30, 10 e 20 respectivamente conforme ilustra a Figura 1. Curiosamente observou-se uma dessorção para o íon Ni(II) após 20 minutos. Os resultados dos experimentos para a capacidade adsorvente do material estão expressos por isotermas de sorção, obedecendo à relação Nf/C. Os valores de Nf são calculados pela diferença entre o número de mols do íon metálico adicionado, antes do equilíbrio, e o número de mols do íon metálico em solução, não adsorvido, após o equilíbrio, dividido pela massa (g) de óxido de titânio. Na Figura 2 é possível observar que em meio aquoso os íons Cu(II) apresentam uma maior capacidade adsortiva relativamente ao Co(II) que por sua vez é maior que do Ni(II). É possível observar também que para altas concentrações do metal há uma saturação da adsorção dos íons no óxido de titânio atingindo um valor limite de saturação dos sítios de sorção na fase sólida. É possível observar também que a adsorção máxima do Cu(II) Co(II) e Ni(II) foram de 7x10-4 mol g-1, 4,95x10-4 mol g-1 e 4,15x10-4 mol g-1 respectivamente.
CONCLUSÕES: No presente trabalho foi possível concluir que o dióxido de titânio ancorado com grupos fosfato em sua superfície mostrou-se mais eficiente para a adsorção dos íons metálicos Cu(II), do que para os íons Co(II) e Ni(II), porém foi observado que o tempo de adsorção para os íons de Co(II) foi cineticamente mais rápido do que os demais metais estudados.
AGRADECIMENTOS: FAPESP
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BRUQUE, S.; ARANDA, M. A. G.; LOSILLA, E. R.; PASTOR, P.O.; TORRES, P. M. 1995. Synthesis Optimization and Crystal Structures of Layered Metal(IV) Hydrogen Phosphates, α-M(HP04)2-H20 (M = Ti, Sn, Pb). Inorg. Chem., 34: 893-899.
DO CARMO, D. R. ; DIAS FILHO, N. L. Adsorption at Silica, Alumina, and Related Surfaces. In: Arthur T. Hubbard (Org.). Encyclopedia of Surface and Colloid Science. 2 ed. New York: Taylor & Francys, 2006, v. 1, p. 209-228.
KIM, M. S.; HONG, K. M.; CHUNG, J. G. 2003. Removal of Cu(II) from aqueous solutions by adsorption process with anatase-type titanium dioxide. Water Research, 37: 3524-3529.
MARANGONI, F. 2005. Adsorção de íons metálicos sobre octa(3-amino-1,2,4-triazolpropil)silsesquioxano. Dissertação (Mestrado). Departamento de Física e Química (UNESP).
