ÁREA: Ambiental
TÍTULO: CARACTERIZAÇÃO DA PERLITA NATURAL E EXPANDIDA
AUTORES: BELARMINO (UFRN) ; SANTOS (UFRN) ; FERNANDES (UFRN) ; MELO (UFRN)
RESUMO: Neste trabalho amostras de perlita natural e expandida com granulometria menor que 100 mesh, foram caracterizadas pelas técnicas de Fluorescência de raios-X, Difração de raios X, método de adsorção em N2 (BET) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), para avaliação da composição química, estrutura cristalina, área superficial específica e morfologia, respectivamente. A composição química das amostras de PN e PE confirma que o material é composto basicamente de SiO2 (71,01 e 72,07 %), Al2O3 (18,64 e 18,50 %). Os difratogramas de raios–X apresentam bandas largas entre 15° e 35°, características de material não cristalino. Com relação à morfologia, verifica-se que a PN e PE apresentam características lamelares. A PE apresenta maior área específica e maior volume de poros em relação à PN.
PALAVRAS CHAVES: caracterização, perlita, adsorção
INTRODUÇÃO: O interesse no estudo em torno de materiais abundantes, de baixo custo e reutilizáveis vem crescendo significativamente, no que diz respeito ao conhecimento da sua composição, estrutura, propriedades físicas, forma de ocorrências e as suas aplicações na área tecnológica. A perlita é um mineral de origem vulcânica formada principalmente por silicato e alumino, possui um grande potencial para atuar como adsorvente de metais em água, com a possibilidade de utilização no tratamento de efluentes. Dentre as suas aplicações a perlita é utilizada como material filtrante, sendo bastante utilizada como substrato para cultivo (ALKAN, M. et al, 2005). Ela expande de 4 a 20 vezes o seu volume original sobre aquecimento dentro de uma faixa de temperatura de 760 a 1090 °C e é essencialmente um silicato de alumínio amorfo metaestável. Quase toda a perlita é utilizada na forma expandida, embora a perlita não expandida também venha sendo usada em algumas aplicações, tais como material filtrante, na adsorção de metais e corantes orgânicos (ALKAN e DOGAN, 2001; ALKAN et al, 2005). Devido a sua baixa densidade a perlita expandida é utilizada em várias aplicações, tais como isolante térmico, isolante criogênico e carga leve na construção civil. Para a realização deste trabalho, foram selecionadas duas amostras de perlita, na sua forma natural (PN) e expandida (PE), ambas com granulometria menor que 100 mesh. Estas amostras foram caracterizadas por diversas técnicas e métodos analíticos, tais como: Difração de raios – X (DRX), Fluorescência de raios – X (FRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e área superficial específica pelo método de BET.
MATERIAL E MÉTODOS: As amostras utilizadas neste trabalho foram a perlita natural (PN) fornecida pela empresa Tetraquímica, São Paulo - SP e perlita expandida (PE) fornecida pela empresa Schumacher Insumos para Indústrias, Porto Alegre – RS, ambas da região da Argentina. A composição química das amostras de PE e PN foram determinadas por fluorescência de raios X (FRX) por energia dispersiva utilizando um equipamento modelo EDX-720 Rayny Series da Shimadzy. Os difratogramas de raios X foram registrados com o objetivo de determinar a estrutura e cristalinidade da PN e PE. Os difratogramas de raios X foram obtidos pelo método do pó utilizando radiação Cu-K(alfa) e velocidade de varredura de 2° min–1. Os dados foram coletados na faixa de 2 Teta, de 5 a 80°. O equipamento utilizado foi um difratômetro de raios X da Shimadzu, modelo XRD-600, tubo de cobre, voltagem de 30 Kv e corrente de 30 mA. As morfologias da PE e PN foram observadas através de micrografias obtidas em um microscópio eletrônico de varredura modelo ESEM-XL30 43 PHILIPS. Medidas de área específica das amostras de PE e PN foram obtidas por meio de adsorção de N2 a 77K, pelo método BET, onde cada análise continha aproximadamente 1 g de amostra da PN e 0,216 g da PE, previamente calcinada e pré-tratada a 110 °C sob vácuo por 3 horas. Foi utilizado um equipamento da Quantachrome Instruments, modelo NOVA 1200e do Laboratório de Catálise e Petroquímica – LCP da UFRN. O modelo BJH (Barret, Joyner e Halenda) foi empregado para o levantamento de informações relacionadas com o volume e diâmetro dos poros.As isotermas de adsorção de N2 para as amostras foram obtidas na faixa de P/Po entre 0,05 e 0,95, permitindo obter as informações da área superficial, diâmetro médio e poros e volume de poros.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As amostras PN e PE apresentaram 71,0 e 72,1% de SiO2 , 18,6 e 18,5% de Al2O3 , 6,2 e 5,6% de K2O, respectivamente. Os teores dos demais óxidos são baixos e a soma destes é de aproximadamente 4,0%. Valores próximos de SiO2 (75,0%), Al2O3 (18,0%) e K2O (5,0%) foram encontrados na PE da região da Turquia (ALKAN e DOGAN, 2001). O material apresentou área específica e volume de poro (4,72 m2 g-1 e 5,58 x 10-3 cm3 g-1) para PN e (5,30 m2 g-1 e 6,74 x x 10-3 cm3 g-1) para PE. A área específica e volume total de poros da PE são maiores que na PN. As amostras apresentaram diâmetro do poro, na faixa de microporos (<20Å), 17,86Å e 15,99Å para PN e PE, respectivamente. Os valores de área específica para PN e PE é cerca de 4 e 2 vezes maiores que os valores encontrados por ALKAN, KARADAS E DOGAN (2005 ) para a PN (1,22 m2 g-1) e PE (2,30 m2 g-1). A Figura 01 apresenta os difratogramas de raios X das amostras PN e PE. Observa-se que as amostras apresentam características de material amorfo, evidenciado por uma banda larga entre 15 e 35°. Estes resultados concordam com os difratogramas de raios X da PE proveniente da região norte da Argentina, SENÃS et al (2004) e da perlita estudada por MEESUK E SEAMMAI (2010). As micrografias eletrônicas de varredura da PN e PE estão apresentadas na Figura 02. Na Figura 2b e 2d, pode-se observar, nas áreas circuladas, o caráter poroso do material e partículas com placas lamelares. A PE apresenta partículas irregulares, fragmentadas e maior quantidade de poros em relação à PN. Segundo ROULIA E VASSILIADIS (2005) após o processo de expansão a perlita é composta de pedaços irregulares aleatórios e de pequenas bolhas de ar seladas e conectadas entre si, tornando o material bastante poroso. Contribui também para o aumento da área específica (ALKAN e DOGAN, 2001).
CONCLUSÕES: Na caracterização da PN e PE, verificou-se que a composições química das amostras estão correlacionadas com àquela encontrada na literatura, principalmente em relação aos teores de óxidos de silício, alumínio e potássio. A área superficial específica e o volume de poros na PE são maiores do que na PN. A PN e PE apresentaram característica de material não cristalino (amorfo). Através das micrografias eletrônicas de varredura da PN e PE, observou-se regiões porosas favoráveis ao fenômeno de adsorção.
AGRADECIMENTOS: PETROBRAS, CAPES, FINEP, LCP-UFRN, NUP-ER -UFRN, LCMA -UFRN e LAQUAM-UFRN.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ALKAN, M.; DOGAN, M. 2001. Adsorption of Copper (II) onto Perlite. Journal of Colloid and Interface Science, v. 243, p. 280 -291, 2001.
ALKAN, M.; KARADAS, M.; DOGAN, M.; DEMIRBAS, OZKAN. 2005. Adsorption of CTAB onto perlite samples from aqueous solutions. Journal of Collloid and Interface Science, v.291, n. 2, p. 309 – 318, 2005.
DOGAN, M.; ALKAN, M.; ONGANER, Y. 2000. Adsorption of methylene blue from aqueous solution onto perlite. Water, Air, and Soil Pollution, v.120, n.3-4, p. 229–248, 2000.
ROULIA, M.; VASSILIADIS, A. 2005. Interactions between C.I. Basic Blue 41 and aluminosilicate sorbents. Journal of Colloid and Interface Science, v. 291, 37- p.44, 2005.
SEÑAS, L.; VARELA, J.; MAIZA, P.; MARFIL, S. 2004. Durabilidade de hormigones livianos elaborados con perlita expandida. Revista Ciencia e Ingenieria, v. 25, n.3, 2004.
