ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: ESTUDO DO EFEITO DA ATIVAÇÃO ÁCIDA SOBRE A ESTRUTURA, COMPOSIÇÃO QUÍMICA E DE CERTAS PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DE UMA NOVA OCORRÊNCIA DE BENTONITA BRASILEIRA
AUTORES: SANTOS NETO, O. (UFPA) ; MORAES, D.S. (UFPA) ; ROCHA FILHO, G.N. (UFPA) ; ANGÉLICA, R.S. (UFPA) ; ZAMIAN, J.R. (UFPA)
RESUMO: O principal propósito deste trabalho é investigar como a estrutura, composição química e certas propriedades físico-químicas de uma nova ocorrência de bentonita são afetadas sob diferentes condições de ativação com ácido sulfúrico, permitindo sugerir se o processo promoverá ou não alterações significativas no material de partida, visando possibilitar seu emprego em diferentes áreas de pesquisas e aplicações industriais, bem como preparar materiais especiais, indo além das formas tradicionais de exploração mineral recorrentes na região, o que não só agregará valor a bentonita, como criará possibilidades de investimentos no processo de enriquecimento deste insumo no norte do país.
PALAVRAS CHAVES: acidez, bentonita, h2so4
INTRODUÇÃO: A possibilidade das bentonitas serem empregadas em diversos tipos de processos industriais, geotécnicos ou científicos, se deve ao fato dos seus argilominerais constituintes apresentarem características específicas como elevada área superficial, capacidade de troca catiônica, hidratação, efeito expansivo entre outras (KLOPROGGE et al., 2005). Das diversas formas encontradas na literatura para modificações destes materiais, a ativação ácida é o método usual e mais comum de transformação de esmectitas em materiais ativos, que podem ser aplicados, por exemplo, na alquilação de fenóis (KAPLAN, 1966), polimerização de hidrocarbonetos insaturados (NJOPWOUO et aL., 1988; HOJABRI, 2007) e clarificação de óleos comestíveis (MORGAN et al., 1985). Na área da catálise, esmectitas acidificadas tem se mostrado promissores catalisadores em uma variedade de reações onde a acidez de Lewis é requerida (CHITNIS et al., 1997; FLSSNER et al., 2001). Porém apesar de todos esses referenciais positivos, foi relatado também que tratamentos com altas concentrações de ácidos inibem a atividade destes materiais (BONILLA et al., 1981; LÓPEZ GONZÁLEZ et al., 1981; PESQUERA et al.,1992; BARRIOS et al., 1995). Dessa forma, surge o interesse em se investigar o efeito causado pelo tratamento com H2SO4 sobre uma nova ocorrência de bentonita brasileira, variando o tempo de exposição e a concentração do ácido, para avaliar o comportamento estrutural, composicional e de certas propriedades físico-químicas, visando futuras aplicações em que a ativação ácida é necessária.
MATERIAL E MÉTODOS: A bentonita caracterizada e utilizada para investigação foi coletada próximo ao município de Balsas-MA. (MORAES et al., 2010). O processo de acidificação foi conduzido com 1g da bentonita dispersa em 10ml de ácido sulfúrico com concentrações de 2, 4 e 6M, a temperatura ambiente pelo período de 2, 4 e 6h. Em seguida o material é lavado extensivamente com água deionizada até pH neutro, seco a 60ºC, pulverizado e armazenado em dessecador. As amostras após acidificadas foram codificadas como: (1) amostra submetida a um tempo de tratamento e concentração do ácido correspondente a (2h/2M); (2) (4h/2M); (3) (6h/2M); (4) (2h/4M); (5) (4h/4M); (6) (6h/4M); (7) (2h/6M); (8) (4h/6M); (9) (6h/6M). A caracterização mineralógica das amostras foram realizadas por difração de raios-X (método do pó), usando um difratômetro modelo X’Pert PRO MPD da PANalytical, usando radiação de Cu (2teta de 3 a 35º). A composição química foi determinada por fluorescência de raios X, (FRX), em espectrômetro também da PANalytical em disco de vidro. A espectroscopia na região do infravermelho, (FTIR), foi realizada na região de 4000 a 400 cm-1 em um espectrômetro da Thermo Corporation modelo IR 100 utilizando a técnica da pastilha de KBr. A área superficial (S) e o volume de poros (VP) foram determinados por análises de adsorção/desorção de nitrogênio a 77 K usando um analisador Quantachome, modelo NOVA 12000. Os resultados foram plotados pelos métodos BET e BJH, respectivamente. A acidez superficial foi determinada por titulação, baseada nos procedimentos descritos por RÁC (2007). Nesta determinação, 0,5g do analito foi suspenso em 50mL de KCl 0,1M sob agitação (20min). Em seguida a dispersão foi titulada com KOH 0,2M na presença de fenolftaleína.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A fig. 1 apresenta os difratogramas das amostras (1), (4) e do material bruto (Amostra (1) = (2) e (3), (4) = as demais). A amostra bruta é constituída de montmorilonita, illita e quartzo. O tratamento ácido reduziu à intensidade da principal reflexão da montmorilonita, correspondendo à perda de cristalinidade, indicativo de possível distorção estrutural do argilomineral (RODRIGUES et al., 2006). O não deslocamento das reflexões da illita confirma sua resistência ao ataque ácido (BERGAYA et al., 2002). A composição química das amostras (Tab. 1) não foi alterada significativamente com respeito à lixiviação dos principais íons das folhas dos argilominerais, sendo os desvios encontrados dentro do erro experimental para o procedimento, contrariando comportamento geral encontrado na literatura (RODRÍGUEZ et al., 2007). Isto sugeriu que as condições de ativação empregada não foram suficientes para provocar tais efeitos. O espectro de FTIR confirmou tal observação uma vez que não houve alteração das principais bandas atribuídas às vibrações das folhas dos argilominerais presentes. As propriedades físico-químicas analisadas revelaram um aumento na área superficial bem como no volume de poros, o que se deve provavelmente a troca dos cátions permutáveis por prótons do ácido (GUIMARÃES et al. 2009). O aumento da acidez foi atribuída a sítios ácidos de Bronsted gerados por defeitos estruturais criados sobre a superfície do sólido (Si-O-Si por Si-O-Al), somados a permuta de prótons com os cátions trocáveis (GUIMARÃES et al. 2009) e com a presença de íons H3O+ formados pela dissociação de moléculas de água (Observada na FTIR) adsorvidas ou na região interlamelar causadas pelos fortes campos elétricos das camadas 2:1 negativas dos argilominerais (SANTOS, 1992).
CONCLUSÕES: Os dados obtidos neste trabalho permitiram apontar as seguintes conclusões: 1. O processo de ativação mostrou-se eficaz gerando um acréscimo na acidez no material de partida; 2. As concentrações e tempo de tratamentos aplicados ao material foram suficientes para gerar acidez no material sem, entretanto, afetar drasticamente sua estrutura; 3. Os tratamentos empregados resultaram num acréscimo (em média) de 30% na área superficial total e acima de 50% para o volume total de poros.
AGRADECIMENTOS:
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