ÁREA: Química Inorgânica
TÍTULO: ATRIBUIÇÃO DE ACIDEZ A UMA NOVA OCORRÊNCIA DE BENTONITA BRASILEIRA PELA SUA FUNCIONALIZAÇÃO COM GRUPOS PROPILSULFÔNICOS
AUTORES: MORAES, D.S. (UFPA) ; ROCHA FILHO, G.N. (UFPA) ; COSTA, C.E.F. (UFPA) ; ANGÉLICA, R.S. (UFPA) ; ZAMIAN, J.R. (UFPA)
RESUMO: O principal propósito deste trabalho é a funcionalização de uma bentonita oriunda da região amazônica pela inserção de grupos ácidos propilsulfônicos visando atribuir acidez no material bruto superior aos tradicionais processos de ativação ácida tradicionalmente empregados. A funcionalização foi realizada pela ancoragem, oxidação e ativação ácida do (3-mercaptopropil)trimetoxisilano a superfície do material. A bentonita funcionalizada foi caracterizada por DRX, FRX, TG/DTA, adsorção/dessorção de N2 a 77K, FRX e sua acidez superficial foi determinada por titulação.
PALAVRAS CHAVES: acidez, bentonita, mtps
INTRODUÇÃO: A ativação com soluções de ácidos inorgânicos com concentrações pré-estabelecidas é o método tradicionalmente empregado para transformação de smectitas em materiais ativos para diversos tipos de processos (KAPLAN, 1966; HOJABRI, 1971; NIJOPWOUO et al., 1987; MORGAN et al., 1985). Atualmente, com o desenvolvimento da nanotecnologia, o estudo relativo a modificações de argilominerais em organoargilas voltaram a despertar a atenção, pois geram compostos com novas possibilidade de aplicações (SCHOONHEYDT, 2002), isso aliado a um custo de produção relativamente baixo em virtude do insumo base empregado (bentonita) ser de fonte natural, facilmente disponível (PAIVA et al., 2008), o que demonstra o imenso potencial desses materiais. Assim, o objetivo principal desta pesquisa é a funcionalização de uma bentonita que ocorre na região amazônica com grupos propilsulfônicos obtidos pela oxidação e acidificação do (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane, (MTPS), previamente ancorados a estrutura da bentonita, visando obter-se uma organobentonita com ácidez mais elevada que as obtidas nos tradicionais processos de ativação ácida pretendendo mostrar a possibilidade de a partir de materiais de ocorrência local, preparar materiais especiais (GUERRA et al, 2006), indo além das formas tradicionais de exploração mineral recorrente na região.
MATERIAL E MÉTODOS: A bentonita caracterizada e utilizada para investigação foi coletada próximo ao município de Balsas-MA (MORAES et al., 2010). A funcionalização foi baseada nos métodos descritos por BOSSAERT (1999) e RÁC (2007), onde 5g da bentonita foi dispersa em solução de MTPS (10g em 250mL de tolueno), agitada (4h), refluxada (24h), purificada em Soxhlet (CH2Cl2/Et2O 50/50mL por 24h) e seca ao ar (Bentonita-SH). Os grupos mercaptopropil ancorados foram oxidados com solução de H2O2/MeOH (10,2/24,4mL por 24h). A dispersão foi filtrada, lavada com H2O/EtOH (50/50mL), redispersa em H2SO4 0,1M (4h) e finalmente lavada com H2O deionizada até pH 7, seca a 60°C e armazenada em dessecador (Bentonita-SO3H). Com o objetivo de se investigar os efeitos causados pela acidificação na bentonita bruta, 5g foi submetida somente a ativação ácida. A caracterização mineralógica foi conduzida por difração de raios-X (método do pó), (DRX), usando um difratômetro modelo X’Pert PRO MPD da PANalytical, usando radiação de Cu (2teta de 3 a 35º). O teor de enxofre foi determinado por fluorescência de raios-X em espectrômetro da Shimadzu, EDX-700. As curvas TG foram obtidas em termoanalisador Thermal Sciences, PL-STA (10°/min – 25 a 1000°C). A área superficial (S), a microporosa (Micro S), o volume (Vp) e o diâmetro médio de poros (Dp) foram determinados por adsorção/dessorção de nitrogênio a 77K em um analisador Quantachrome, NOVA 12000, pelos métodos BET, De Boer e BJH, respectivamente. A acidez foi determinada com base no procedimento descrito por RÁC (2007). Tipicamente, 0,5g do analito foi disperso em 50mL de KCl 0,1M sob agitação (20min), em seguida foi titulado com KOH 0,2M na presença de fenolftaleína.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A amostra bruta é composta por montmorilonita, illita e quartzo (MORAES et al., 2010). A DRX mostrou que a ancoragem do MTPS deslocou e reduziu a intensidade da principal reflexão da montmorilonita, indicando que o processo ocorreu principalmente com este argilomineral, gerando certa desorganização estrutural (RODRÍGUEZ, 2007). A curva TG dos materiais (Fig. 1) mostrou uma perda de 2% de massa (30 e 120°C), devido à liberação de água adsorvida e/ou coordenada aos cátions interlamelares (WOLTERS and EMMERICH, 2007). A perda de massa de 4,5% (400 e 600°C) na bentonita bruta é atribuída à desidroxilação da montmorilonita com alto teor de Fe (BRIGATTI, 1983). Na funcionalizada a perda de massa de 6,7% (mesma região) é atribuída à soma das reações de desidroxilação e decomposição dos grupos ancorados (GUIMARÃES et al., 2009). Os picos (DTA) associados aos primeiros processos corroboram com a perda de água, desidroxilação e decomposição de matéria orgânica (Sob N2). O pico endotérmico (a = 873, b = 880°C) indicou um rearranjo estrutural nos materiais (MORAES et al., 2010). A amostra funcionalizada apresentou isoterma típica de poros preenchidos (RÁC et al., 2006), a redução da área superficial (Tab. 1) atribuiu-se à ocupação dos seus microporos pelo funcionalizante, o aumento no volume e no diâmetro dos poros deve-se a acidificação após a oxidação da bentonite-SH, pois cátions trocáveis bem como os presentes nas folhas tetraédricas podem trocar-se por prótons (GUIMARÃES et al., 2009). O enxofre está correlacionado à quantidade do funcionalizante fixado a bentonita. O aumento da acidez também é um indicativo do sucesso do processo, hipótese reforçada pela medida da acidez da bentonita acidificada, seu valor é aprox. a metade do material funcionalizado.
CONCLUSÕES: Baseado nas análises realizadas nas amostras pode-se relatar: 1. A síntese da organobentonita foi bem sucedida com aumento significativo da acidez no material de partida em relação à bentonita ácido ativada. 2. A bentonita estudada aparece como alternativa promissora como material suporte para preparação de materiais especiais, pois sendo um insumo natural, evita processos de síntese que podem ser bastante dispendiosos. 3. Este trabalho abre novas possibilidades para o uso de bentonitas funcionalizadas com grupos orgânicos para atuarem em diversos processos onde acidez é requerida.
AGRADECIMENTOS:
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