ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Influência da goetita presente em solo areno-argiloso na síntese da zeólita 4A
AUTORES: ROMERO, T. V. (UFC) ; ANDRADE, J. C. R. DE A. (UFC) ; NUNES, Y. L. (UFC) ; SOUZA, G. A. (UFC) ; MATTOS, I. C. (UFC) ; SILVA, L. R. D. DA (UFC)
RESUMO: As zeólitas possuem uma grande importância tecnológica, devido a isto tem havido nesta década a busca por metodologias que permitam a utilização de zeólitas em larga escala. Como as zeólitas são metaestáveis, ou seja, mudanças nas condições termodinâmicas de síntese podem formar uma mistura de produtos, avaliaou-se a influência de quartzo e ferro em uma argila caulinitica na síntese da zeólita 4A. A sintese foi realizada utilizando um método hidrotermico a partir de amostras tratadas com ácido oxálico e/ou sedimentadas (Stokes). A obtenção de uma fase pura de filossilicato é desejável para síntese da zeólita, removendo-se quartzo e agregados ferrosos, e isto foi alcançado quando se utilizou a fração de argilomineral (caulinita) pura, como sugerem os difratogramas das zeólitas obtidas.
PALAVRAS CHAVES: zeólita, argila, caulim
INTRODUÇÃO: Pesquisas vêm sendo realizadas, visando a descoberta de novas aplicações das argilas e melhoramentos técnico-científicos dos processos em uso. Os caulins constituem um dos principais grupos de argilas (filossilicatos) que existem em quantidades apreciáveis, economicamente, para exportações industriais, e científicamente, como materia-prima para sínteses se zeólitas. As condições de síntese são fatores importantes na obtenção da zeólita 4A (CUNDY & COX, 2005), pois a mesma é metaestável, ou seja, caso as condições termodinâmicas de síntese sejam alteradas, outras zeólitas podem ser obtidas, e pequenas variações poderiam fazer com que o produto desejado fosse impuro por meio de co-cristalização de outras fases com uma composição similar, mas com propriedades completamente diferentes. É freqüente na geoquímica dos filosslicatos cauliníticos a menção da contribuição de minerais neoformados contendo ferro, na transferência dessa espécie para os minerais de argila em formação, como as ilitas e caulinitas, por exemplo (GOMES, 2002). Uma vez formados esses minerais trazem em suas estruturas o ferro, que pode substituir eficientemente sítios octaédricos, e em menor proporção, sítios tetraédricos (ilitas). Como este processo isomófico é constante na formação dos minerais, avalia-se que importantes propriedades físico-químicas dos mesmos sofrem alterações, que poderiam ser transferidas para outras estruturas minerais (zeólitas). Desta forma, a pesquisa realizada avaliou a influência de quartzo e ferro em uma argila caulinitica na obtenção da zeólita 4A.
MATERIAL E MÉTODOS: A amostra de solo, coletada na região de Campos Sales – CE, foi primeiramente, seca, triturada, moída e peneirada. Após pré-tratamento, a amostra foi em seguida submetida aos seguintes tratamentos: método gravimétrico, segundo a lei de Stokes (LIMA et al., 2001), com dispersão ultra-sônica da suspensão água-argila por 30 minutos para desagregação de particulas e subsequente sedimentação em proventa de 1L, onde retirou-se a fração superior com auxilio de um sifão para secagem, a fim de reduzir o percentual de quartzo na amostra; e método químico (MANDAL et al., 2004) que se baseia na complexação de ferro solúvel com ácido oxálico 0,1 mol/L (pH 1,5) sob agitação (1 hora) e aquecimento (80ºC), seguido de lavagem e secagem, visando a obtenção de caulinita pura. As sínteses seguiram segundo o método hidrotérmico conforme recomenda a literatura (LOIOLA et al., 2010), onde é realizada uma calcinação para a retirada de água e hidroxila estrutural, tendo como produto o metacaulim. Na etapa seguinte, formação do gel, o metacaulim reage com uma solução saturada de NaOH em autoclave para dispolimerização do metacaulim, a temperatura constante. Por fim, foi realizada a cristalização em uma estufa a 90°C. Foram realizadas sínteses com as seguintes amostras de partida, obtidas do solo areno-argiloso bruto de Campos Sales e Paraíba: solo bruto com e sem ferro (CE); fração argilomineral do solo com e sem ferro (CE).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A presença de uma quantidade significativa de quartzo é devido a origem da argila ( paleotermitas) (MATTOS et al., 2009). O método Stokes permitiu a remoção de quartzo, mineral abundante nos pegmatitos, devido à sua maior densidade com relação aos demais constituintes minerais. Observou-se nas difrações de raios x que, embora o método seja reconhecidamente eficiente, não foi possível a eliminação de todo o quartzo. Numa análise mais detalhada, em que se avaliou uma possível retenção de quartzo pelos agregados ferrosos, ficou evidente que ao se retirar os agregados por solubilização/complexação uma maior quantidade de quartzo foi eliminada durante a sedimentação.Os difratogramas de raios-X revelaram que tendo argila como material de partida há um considerável comprometimento da estrutura zeolítica, não sendo possível, nem um bom rendimento, e nem mesmo estruturas bem cristalizadas. Análises espectroscópicas reforçam esta evidência. Na espectroscopia FT-IR, por exemplo, foram identificadas bandas em 700-900cm-1 e 1600-1800cm-1 (BOILY et al., 2006), atribuídas a alumínio hexacoordenado e hidroxilas de goethitas, respectivamente. Nos espectros Mössbauer foram identificadas simetrias tetraédricas para parte do ferro, e ferro divalente em posições octaédricas incompatíveis com as ocorrências nos minerais de argila. Porém, ao partir da argila submetida à remoção de ferro solúvel os resultados da síntese apresentaram-se bem melhores sob ambos os aspectos. Mas ainda são encontrados valores para parâmetros cristalográficos que indicam a presença tanto de quartzo quanto de goethita. A obtenção de uma fase pura de filossilicato é desejável, e isto foi alcançado quando se utilizou a fração de argilomineral (caulinita) pura, como sugerem os difratogramas das zeólitas obtidas.
CONCLUSÕES: A associação das técnicas de solubilização/complexação com o método gravimétrico de Stokes permitiram a obtenção de caulinitas mais puras. Desta forma, so produtos das sínteses apresentam-se mais cristalinas e puras quando a síntese foi feita a partir da fração argilomineral pura (caulinita).
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem a UFC, CNPq, Banco do Nordeste, a Funcap-FINEPe ao NUTEC-PARTEC pela infraestrutura e o apoio financeiro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BOILY, J.-F.; SZANYI, J.; FELMY, A. R. 2006. A combined FTIR and TPD study on the bulk and surface dehydroxylation and decarbonation of synthetic goethite. Geochimica et Cosmochimica Acta, 70: 3613-3624.
CUNDY, C. S.; COX, P. A. 2005. The hydrothermal synthesis of zeolites: Precursors, intermediates and reaction mechanism. Microporos Mesoporos Mater., 82: 1-78.
GOMES, C. S. F. 2002. Argilas: Aplicações na Indústria. O liberal, empresa de Artes Gráficas, Aveiro.
LIMA, R. M. F.; LUZ, J. A. M. 2001. Análise granulométrica por técnicas que se baseiam na sedimentação gravitacional: Lei de Stokes. Rem: Rev. Esc. Minas, 54: 155-159.
LOIOLA, A. R.; ANDRADE, J. C. R. A.; SASAKI, J.M.; SILVA, L.R.D. d. 2010. Structural analysis of zeolite NaA synthesized by a cost-effective hydrothermal method using kaolin and its use as water softener . J. Colloid Interface Sci., In Press, Accepted Manuscript.
MANDAL, S.K.; BANERJEE, P.C. 2004. Iron leaching from China clay with oxalic acid: effect of different physico-chemical parameters. International J. of Mineral Processing, 74: 263-270.
MATTOS, C.I.; NETO, N.A. J.; SILVA, L.R.D. d. 2009. Caracterização das argilas cauliníticas da região de campos sales - ceará. Rev. de Geologia, 22: 226-232.
