Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: PREPARAÇÃO DE COMPÓSITO DE (Fe/Cu)/C A PARTIR DE HEMATITA SINTÉTICA DOPADA COM Cu2+ E TORTA DA AMENDOA DE SEMENTE DE INAJÁ PARA REMOÇÃO DE ORGANOCLORADO EM MEIO AQUOSO
AUTORES: Barbosa, M. (UFAM) ; Couceiro, P. (UFAM)
RESUMO: Na produção agrícola o herbicida tóxico organoclorado 2,4-Diclorofenoxiacético
(2,4-D) é extensamente usado no combate de ervas daninhas, mas devido ao seu
lixiviamento causa a poluição do solo e água. Para a diminuição desse poluente
em meio aquoso pesquisas vêm empregando compósitos de óxido de ferro e carvão
ativado. Nesse sentido, foi preparado o compósito (Fe/Cu)/C a partir da mistura
de hematita dopada com Cu2+ e carvão ativado em ambiente inerte de N2, a 600 oC
por 1 h. Estudo de adsorção desse compósito foi feito com os adsorvatos azul de
metileno e 2,4-D. Para os dois adsorvatos, o modelo cinético que apresentou
melhor ajuste foi o de Langmuir com correlação da reta (R2) > 0,99 e limite
máximo de adsorção de ~6 mg para o azul de metileno e 900 mg para o 2,4-D,
respectivamente.
PALAVRAS CHAVES: compósito (Fe/Cu)/C; Estudo de adsorção; Langmuir
INTRODUÇÃO: O constante crescimento populacional e o aumento na industrialização contribuem
diretamente para a poluição ambiental, principalmente, em meio aquoso. Para
amenizar ou diminuir o impacto ambiental nesse sistema vários materiais
oxidativos como catalisadores de óxido de ferro e adsortivos como carvões
ativados vem sendo testados com resultados bastante promissores.
Os óxidos de ferro têm sido amplamente utilizados para serem impregnados em
matriz carbonácea, pois os carvões ativados apresentam uma grande área
superficial e um volume microporoso fazendo com que sua presença não afete a
capacidade oxidativa do óxido de ferro (OLIVEIRA et al., 2003). Além disso, eles
vêm sendo testados com outros metais visando potencializar a sua atividade
catalítica (SOBRINHO et al., 2007), já os carvões ativados vem sendo preparados
a partir de diferentes materiais residuais como fonte de carbono que apresentam
características semelhantes ou até melhores do que os adsorventes convencionais.
Os agentes promotores mais utilizados para melhorar a capacidade oxidativa do
óxido de ferro são o cobre e o cromo. Segundo SOBRINHO e colaboradores (2007), o
cobre tem sido considerado, um agente promotor importante para os óxidos de
ferro, pois aumenta a atividade da magnetita em relação à reação. Esse metal é
encontrado na última geração de catalisadores industriais apresentando melhor
desempenho catalítico, facilitando a formação da fase ativa e aumentando a
resistência dos catalisadores.
O presente projeto tem como principal proposta à preparação, caracterização e
aplicação de compósitos a base de mistura de óxidos de ferro magnético dopado
com Cu2+ impregnados em ambientes contaminados. A fonte de carvão ativado será a
torta das amêndoas dos frutos de Inajá (Maximiliana Maripa).
MATERIAL E MÉTODOS: Matérias-primas – os frutos de inajá (Maximiliana maripa).
Preparação dos CA’s – a torta das amêndoas dos frutos de inajá foi misturada com
ZnCl2 (proporção 1:1), seca em estufa a 110 oC por 24 h e pirolisada em um tubo
reator,sob fluxo de N2 a 400 oC por 3 h. O material foi lavado com HCl a 50 %
para remover o ZnCl2 residual,H2O destilada até pH ~ 7 e seco em estufa a 60 oC
por 24 h.
Síntese de óxido de ferro dopado com cobre – foram misturados 41,681 g de
Fe(NO3)3.9H2O, 8,505 g de Cu(NO3)3.6H2O e 100 mL de NH4OH (37 %). Nessa mistura
foram adicionados 60 mL de H2O destilada e submetida a centrifugação com 3.000
rpm por 15 min. A fração aquosa foi descartada e o resíduo sólido lavado com
CH3COONH4 20 % por 6 (seis) vezes e secado em estufa a 80 OC por 12 h.
Preparação do compósito (Fe/Cu)/C(Inajá) – foi empregado um tubo reator de
ativação supracitado em que a mistura óxido de ferro dopado com Cu2+/carvão na
proporção 1:2 foi homogeneizada e colocada em fluxo de N2 até 400 oC por 1 h.
Área Superficial Específica (ASE) – foi determinada pelo método do Azul de
Metileno (MB) de acordo com(GOMES, 1987).
Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (IV-TF) – os
espectros foram obtidos em um espectrômetro Nicolet IR-200, com faixa espectral
de 4.000 a 400 cm -1 e 32 scans. A amostra foi misturada com KBr na proporção
1:200 e prensada em disco.
Estudo Cinético – foi realizado com a molécula sonda MB, utilizando-se
~20 mg de compósito em solução aquosa de MB em diferentes concentrações de 1 à
10 mg L-1 de 6 à 17 horas de adsorção sem agitação e (ii) 2,4-D utilizando-se
~30 mg em concentrações de 100,0 à 1000,0 mg L-1 de 23 à 25 horas de adsorção
sem agitação e protegido da luz. O monitoramento foi feito com espectrofotômetro
à 662 e 324 nm.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A área superficial determinada pelo método do MB para os CA’s (Merk e Inajá)
foram inferiores a dos compósitos (Merck e Inajá). Essa superioridade aparente
da ASE para os compósitos pode ser devido ao seu efeito oxidativo relacionado
com a propriedade magnética típica de formação de magnetita e/ou maghemita
nesses materiais.
Nos espectros no IV-TF observam-se bandas de vibrações em 630 – 600 cm-1 que são
características de ligações Fe-O, indicando ser típico de hematita (FERNANDES et
al., 2010), tanto para hematita pura (Hm) e dopada (Hm/Cu). As bandas de
absorção em 3450, 2920 e 1636 de estiramento C-H, O–H e C=O, respectivamente,
são grupos de funcionais encontrados nos CA’s (Merk e Inajá) (MEZZARI, 2002). As
bandas de absorção características do carvão e do óxido de ferro estão presentes
no compósito Merk e Inajá, respectivamente, como é mostrado na Figura 1.
O estudo cinético foi feito em duas etapas, sendo: a primeira etapa, com o MB é
de fácil acompanhamento das reações através da descoloração de sua solução que
apresenta cor azul intensa (GUIMARÃES, 2007) e a segunda, com o 2,4-D
(organoclorado).
Os dados foram ajustados pelo método dos mínimos quadrados para os modelos de
isotermas de Langmuir e Freundlich (Figuras 3 e 4), respectivamente. E os
parâmetros foram calculados a partir dos coeficientes das equações linearizadas
conforme resultados mostrados na Tabela 1.
Para os os compósitos (Fe/Cu)/C (Merk e Inajá)apresentaram melhores resultados
para modelos de Langmuir, como é mostrado na Figura 2.
Figura 1.
Espectros de absorções no IV-TFna região de 4.000 a
400 cm-1 das amostras de carvões ativados, hematita
e compósitos.
Figura 2
Curvas de isotermas de adsorção do 2,4-D ajustadas
pelo modelo de Langmuir.
CONCLUSÕES: Os compósitos obtidos apresentaram área superficial maior, quando comparada a área
superficial dos carvões, devido ao seu efeito oxidativo relacionado com a
propriedade magnética típica de formação de magnetita e/ou maghemita nesses
materiais.
Os testes de adsorção com MB e 2,4-D podem determinar as melhores condições para o
emprego e aplicação do compósito obtido. Em termos de equilíbrio tanto para o 2,4-
D quanto para o MB, o modelo de Langmuir é o que melhor se ajustou aos dados
experimentais.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem a CNPq e a FAPEAM.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: o FERNANDES, M. T. C.; KAWACHI, E.Y.; Influência da quantidade de amônio na síntese de nanopartículas de óxidos de ferro por microemulsão. Química Nova, v. 33, n. 6, p. 1242-1246, 2010.
o GOMES, F.; Argilas, o que são e para que servem? Lisboa, Ed. Fundação Calouste Gulbenkian, 1987, p. 48-120.
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o MAGALHÃES, F.; Síntese e caracterização de óxidos de ferro e compósitos para aplicações no tratamento redox de efluentes aquosos. 100 f. Tese de Doutorado. Universidade Federal de Minas Geral: Belo Horizonte, 2008.
o MEZZARI, I. A.; Utilização de carvões adsorventes para o tratamento de efluentes contendo pesticidas. 117 f. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Santa Catarina, UFSC, Florianópolis, 2002.
o OLIVEIRA, L. C. A.; RIOS, R. V. R. A.; FABRIS, J. D.; SAPAG, K.; GARG, V. K.; LAGO, R. M.; Clay–iron oxide magnetic composites for the adsorption of contaminants in water. Applied Clay Science, v. 22, p. 169-177, 2003.
o SOBRINHO, E. V.; URBINA, M. M.; LIMA, R. N. T.; R.; SANTANA, D. dos S.; Preparação e caracterização de materiais catalíticos baseados em metais de transição mediante o processo de co-precipitação. 4°PDPETRO, Campinas: SP, 2007.