ÁREA: Química Analítica
TÍTULO: ADSORÇÃO DE Cu2+ EM UMA NONTRONITA NATURAL
AUTORES: ALENCAR, T. DE (UFMT) ; DOS SANTOS, A.S (UFMT) ; VILLA, R. D (UFMT (PQ)) ; GUERRA, D. L (UFMT (PQ))
RESUMO: Neste trabalho foi avaliada a capacidade de uma argila, coletada no município de Chapada dos Guimarães – MT, em adsorver Cu2+ a partir de soluções aquosas deste íon. Os resultados da caracterização mineralógica indicam que se trata de uma nontronita. Foram feitos experimentos com esta argila numa granulometria de 53 µm e soluções de 40 ppm e 200 ppm de Cu2+ em diferentes valores de pH:1, 2, 4 e 5. Os ensaios mostraram que a variável que teve maior efeito na adsorção foi o pH. Em pH 4 cerca de 50% do cobre inicialmente presente nas soluções de 40 ppm e 200 ppm deste metal foram adsorvidas. Os resultados mostram que a argila tem moderada capacidade de adsorção e sugere a sua utilização em ensaios analíticos para pré-concentração e para a remediação de águas contaminadas por este metal.
PALAVRAS CHAVES: adsorção, argila, metais.
INTRODUÇÃO: O cobre é um dos principais metais de transição presentes no corpo humano sendo importante em mecanismos de atuação de proteínas. O excesso de cobre no corpo pode causar doenças como epilepsia, melanoma e artrite reumatóide devido à afinidade do metal com grupos SH de muitas proteínas [1]. A contaminação por metais é um crescente problema devido a sua bioacumulação no meio ambiente [2,3].
Nos últimos anos tem sido utilizada uma variedade de materiais para a remoção de metais do meio ambiente. Um dos melhores processos para a remoção de íons metálicos é a adsorção [4]. Com isso, a utilização de argilominerais se torna muito interessante devido as suas características adsorventes, sua ocorrência natural, a presença na maioria dos solos, o baixo custo de obtenção [5,6,7]. Dentre os argilominerais, as Esmectitas possuem capacidade de adsorver diversos íons metálicos e podem ser utilizadas para prevenir a contaminação ambiental. A montmorilonita, por exemplo, possui alta capacidade de adsorver Hg+2 [8], enquanto que a bentonita e perlita são bons adsorventes de Cr+3 de soluções aquosas [9]. Outros argilominerais, como a sílica mesoporosa são adsorventes para chumbo Pb+2 [10].
Tem em vista a alta capacidade dos argilominerais em adsorver íons metálicos, este trabalho avaliou a capacidade de uma amostra de argila em adsorver o Cu2+ a partir de soluções aquosas deste metal em diferentes condições experimentais.
MATERIAL E MÉTODOS: A amostra do argilomineral estudado foi coletada no município de Chapada dos Guimarães – MT. Esta foi pulverizada em almofariz e pistilo de porcelana, e peneirada em 53 µm. A amostra foi seca a 100 ± 2 °C, até peso constante e armazenado em frasco de propileno. Em seguida 0,500 g do argilomineral foram adicionados em Erlenmeyers de 250 mL. Nestes foram adicionados, separadamente, 20 mL de solução 40 ppm e 200 ppm de Cu2+ com diferentes valores de pH :1, 2, 4 e 5.
Os erlenmeyers foram colocados em uma mesa agitadora (100 rpm) à 27°C durante 30 minutos. Logo após, foram retiradas as soluções de Cu2+ contidas nos erlenmeyers e centrifugadas a 3000 rpm. Após a centrifugação foram retirados alíquotas de 1,0 mL de cada tubo e analisadas por espectrômetria de absorção atômica por atomização em chama em um equipamento Varian Spectra A220.
A composição química da argila foi determinada por fluorescência de raios-x por dispersão de energia (EDX) no Shimadzu EDX-700HS. As imagens da superfície da nontronita foram feitas em microscópio eletrônico de varredura, sob vácuo com aceleração do feixe de 20KV da JSM 6369LV. Os difratogramas de raios-x foram obtidos através de um Shimadzu XRD 6000 com radiação Cu-Kα (1,5418 Å)variando de 2θ de 0 a 60°.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os resultados obtidos na caracterização mineralógica da amostra de argila indicam que se trata de uma Esmectita rica em ferro, portanto uma nontronita. Verificou-se no EDX que há 0,042% de CuO. No entanto não foi detectado Cu+2 no branco analítico. Nos experimentos de adsorção, a variável que apresentou maior influência foi pH(Figura 1).
Em experimentos com a solução 40 ppm e 200 ppm de Cu+2 foram observados um aumento de 19% quando o pH mudou de 2 para 4. Foi observado também, que quando o pH ultrapassou 4 a capacidade de adsorção da argila diminuiu para ambas as concentrações de Cu+2 avaliadas (Figura 2).
Isso ocorre porque em baixos valores de pH os íons H+ competem com o cobre pelos sítios de troca catiônica do argilomineral. Quando o valor de pH ultrapassa 4 pode ocorrer a precipitação do Cu+2 na forma de Cu(OH)2, tendo em vista o baixo valor da constante do produto de solubilidade deste composto (4,8 x 10-20 a 25°C). Nos experimentos com pH 5 o coeficiente de variação das determinações de Cu+2 foram bastante elevados (Figura 1). A presença do Cu(OH)2(s) que pode ter causado estes desvios. Em geral, Esmectitas como a nontronita possuem boa capacidade de troca catiônica devido às substituições isomórficas que ocorrem em suas camadas 2:1 o que justifica a adsorção do Cu+2 [7]. Estudos estão sendo feitos para aumentar a capacidade de adsorção da nontronita para o Cu+2 e outros metais.
CONCLUSÕES: Os resultados obtidos pelos ensaios indicam que a variável que teve maior influência na adsorção foi o pH e as maiores porcentagens de adsorção do argilomineral foram obtidas em pH 4. Os resultados deste trabalho mostram que a argila tem uma moderada capacidade de adsorção, que com algumas modificações experimentais poderão ser utilizadas em ensaios analíticos de pré-concentração e até mesmo para remediação de águas contaminadas por cobre.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] SARGENTELLI, V.; MAURO, A. E.; MASSABNI, A. C. Aspectos do metabolismo do cobre no homem. Química Nova, São Paulo, v. 19, n. 3, p. 290- 293, 1996;
[2] RUPP, M. T. C.; Tese de Doutorado, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil, 1996.
[3] FEEMA; Poluição hídrica da Baía de Guanabara por metais pesados cromo e zinco, Rio de Janeiro, Brasil, 1992.
[4] N. KARAPINAR, R. DONAT, Adsorption behaviour of Cu2+ and Cd2+ onto natural bentonite;
[5] WILLIAM F. SMITH, Princípios de Ciência e Engenharia dos Materiais;
[6] X. YANG, B. AL-DURI, Chem. Eng. J. 83 (2001) 15–23
[7] SANTOS, P. S.; Ciência e Tecnologia das Argilas, Ed. Edgard Blücher Ltda: São Paulo, 1989.
[8] DENIS L. GUERRA, CLAUDIO AIROLDI, Performance of modified montmorillonite clay in mercury adsorption process and thermodynamic studies, Inorg. Chem. Commun. 11 (2008) 20–23.
[9] D. PÉREZ-QUINTANILLAA, I. DEL HIERROA, ET AL., Mesoporous silica functionalized with 2 mercaptopyridine: synthesis, characterization and employment for Hg(II) adsorption, Microporous Mesoporous Mater. 89 (2006) 58–68.
[10] A. CHAKIR, J. BESSIERE, K.E. KACEMI, B. MAROUF, J. Hazard. Mater. 95 (2002) 29–46.
