Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Química Analítica
TÍTULO: Adsorção de íon cádmio e chumbo em meio aquoso utilizando a matriz hibrida constituída de N-[3-(trimetoxisilil)propil]etilenotriamina e tetraetilortosilicato.
AUTORES: Cruz, A.M.F. (UFRN) ; Nascimento, J.M.C. (UFRN) ; Lima, M.S.B. (UFRN) ; Farias, R.F. (UFRN) ; Moura, M.F.V. (UFRN)
RESUMO: Este trabalho tem como finalidade o estudo de adsorção em meio aquoso de íon cádmio em matriz hibrida constituída de N-[3-(trimetoxisilil)propil]etilenotriamina e tetraetilortosilicato. A matriz foi sintetizada pelo processo sol-gel. O teor de cádmio no filtrado, o tempo de contato de 30 min foi suficiente para adsorver até 90% do íon em solução aquosa. Os resultados demonstram que a matriz é eficiente na retenção do íon cádmio em meio aquoso.
PALAVRAS CHAVES: matriz híbrida; adsorção; cádmio
INTRODUÇÃO: A sílica gel é um exemplo típico de polímero inorgânico que apresenta em sua composição grupos siloxanos, Si-O-Si como esqueleto fundamental e presença de vários grupos silanóis, Si-OH cobrindo toda a sua superfície (AIROLDI & FARIAS, 2000). Neste polímero inorgânico constituído de tetraetilortosilicato foi ancorado via processo sol-gel, um composto orgânico, N-[3-(trimetoxisilil)propil]etilenotriamina. Sendo o objetivo da síntese desta matriz sua possível utilização para adsorção de íons metálicos em meio aquoso.
A sílica que é considerada um híbrido contendo siloxanos, é sintetizada pela hidrólise do alcoxissilano, através do processo sol-gel catalisado por meio ácido ou básico (SILVA; AIROLDI, 1997; FARIAS, 2009). O sol é constituído de uma suspensão de partículas coloidais (dimensão entre 1 e 1000 nm) em um líquido e o gel é formado pela estrutura rígida de partículas coloidais (gel coloidal) ou por cadeias poliméricas (gel polimérico) que imobilizam a fase líquida nos seus interstícios (BRINKER; SHERRER, 1990, HIRATSUKA, 1995, JOSÉ, 2005).
A adsorção é definida como o enriquecimento de um ou mais componentes numa camada interfacial, podendo ocorrer tanto a fisissorção como a quimissorção. A fisissorção ocorre quando os efeitos atrativos que ocorrem entre o substrato e o adsorbato são oriundos de interações do tipo van der Waals. Na sílica organofuncionalizada ocorre à adsorção por quimissorção quando são observadas interações de natureza iônica ou covalente entre o substrato e o adsorbato.
A principal aplicabilidade da matriz deve-se a sua capacidade de formar complexos com cátions metálicos e, consequentemente, conseguir extraí-los, mesmo quando se encontram em baixas concentrações, apresentando a vantagem de poder ser reutilizada.
MATERIAL E MÉTODOS: Na síntese da matriz , misturou-se 60 mL de N-[3-(trimetoxisilil)propil]etilenotriamina com 150 mL de tetraetilortosilicato, logo após, foram adicionados à mistura 50 mL de hidróxido de amônio a 29%. Tendo o devido cuidado de a cada adição de um novo reagente, a mistura ser agitada vigorosamente com um bastão de vidro. Adicionou 100 mL de água destilada, homogeneizou, ficou em repouso e filtrado à vácuo, seco em estufa.
As medidas das concentrações de íons cádmio e do chumbo foram obtidas por espectroscopia de absorção atômica utilizando-se um espectrofotômetro da Varian, modelo SpectrAA – 240 PLUS. As condições de análise foram seguidas conforme o manual (FLAME ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY, 1989). As amostras consistiram dos filtrados obtidos por filtração após decorridos os tempos de contato da solução, nas concentrações do cádmio: 0,0890, 0,1779, 0,3558, 0,5338 e 0,7117 mmol dm-3e para o chumbo 0,0483, 0,0965, 0,1931, 0,2896 e 0,3861 mmol dm-3 que equivale a 10, 20, 40, 60 e 80 mg L-1, dos íon em estudo com uma massa fixa cada matriz de 50 mg. Os tempos decorridos para a obtenção de cada filtrado foi de 30, 60, 90 e 120 min.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A tabela 1 apresenta o teor de cádmio no filtrado, na qual se pode observar que o tempo de contato de 30 min foi suficiente para adsorver até 90% do íon em solução aquosa. Os resultados demonstram que a matriz é eficiente na retenção do íon cádmio em meio aquoso.
A Tabela 1 apresenta os resultados obtidos para o número de mols fixados na matriz para Cd2+, considerando os respectivos tempos de contato.
Para a matriz, praticamente não houve grande mudanças para a variação da taxa de adsorção em relação ao tempo de contato. A Figura 1 apresenta os resultados na forma gráfica.
A Tabela 2 apresenta os resultados obtidos para as taxas da adsorção para Cd2+ na matriz, considerando os respectivos tempos de contato.
A taxa de adsorção do Cd2+ na matriz apresentou valores maiores para os menores valores de concentração, não sendo observada uma grande variação ao longo do tempo, dois experimentos apresentaram valores fora dessa tendência. A Figura 2 apresenta esses resultados na forma de gráfico.
A Tabela 3 apresenta os resultados obtidos para o número de mols fixados na matriz para o Pb2+, considerando os respectivos tempos de contato.
Na Tabela 3 não se observam muitas variações para as medidas obtidas nessa série de experimentos. A Figura 3 apresenta os respectivos dados na forma gráfica.
A Tabela 4 apresenta os resultados obtidos para as taxas da adsorção para Pb2+ na matriz, considerando os respectivos tempos de contato.
As taxas de adsorção do Pb2+ em contato com a matriz foram semelhantes para os experimentos concentração mais baixas, diminuindo em cerca de 6% para os experimentos nas demais concentrações. Exceção foi obtida para a medida na concentração maior no tempo de 90 min. A Figura 4 apresenta esse comportamento na forma gráfica.
CONCLUSÕES: A matriz em estudo, apresentou uma melhor retenção para o íon cádmio acima de 89,36% e para o chumbo 87,40%. Sendo que a adsorção de cádmio e do chumbo em ambos o tempo de 30 minutos foram suficientes para a retenção significativa dos íons em solução aquosa.
Na simulação de um efluente industrial a matriz apresentou eficiência significativa na adsorção dos íons em solução aquosa.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem ao CAPES/UFRN.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BRINKER, C. Jeffrey; SCHERER, George. W.; Sol-Gel Science: the physics and chemistry of Sol-Gel Processing, Academic: San Diego, 90, 33, 1990. Disponível em: <http://books.google.com.br/books?hl=pt- BR&lr=&id=V2vRvsTaCwMC&oi=fnd&pg=PR11&dq=Sol-
Gel+Science,+the+Physics+and+Chemistry+of+Sol-Gel+Processing&ots=WLGYcYbfGX&sig=dPdsujCtVfHzpnOHVMnhcSI9L1g#v=onepage&q=&f=false>. Acesso em: 30 mar 2009.
FARIAS, Robson Fernandes. Chemistry on modified oxide and phosphate surfaces – Fundamentals and applications, Academic Press, Amsterdam, 2009.
FLAME ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY – Analytical Methods. Varian Australia Pty Ltd, Australia, 1989.
HIRATSUKA, Renato Satoshi; SANTILI, Celso Valentim; PULCINELLI, Sandra Helena. O processo sol-gel: uma visão físico-química. Quím. Nova [on line]. 1995, vol.18, n.2, 171-180. Disponível em: <http://quimicanova.sbq.org.br/qn/qnol/1995/vol18n2/v18_n2_08.pdf>.Acessado em: 12 set 2007.
JOSE, Nadia Mamede; PRADO, Luís Antônio Sanchez de Almeida. Materiais híbridos orgânico-inorgânicos: preparação e algumas aplicações. Quím. Nova [on line]. 2005, vol.28, n.2, p. 281-288. ISSN 0100-4042. doi: 10.1590/S0100-40422005000200020. Disponível em: < http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0100- 40422005000200020&script=sci_arttext&tlng=pt>. Acesso em: 14 nov 2008.
SILVA, César R.; JARDIM, Isabel C. S. F.; COLLINS, Carol H.; AIROLDI, Claudio. Novas fases estacionárias à base de sílica para cromatografia líquida de alta eficiência. Quím. Nova [on line]. 2004, vol.27, n.2, p. 270-276. ISSN 0100-4042. doi: 10.1590/S0100-40422004000200017. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0100-40422004000200017&script=sci_arttext&tlng=e>. Acesso em: 13 mar 2008.