Preparo e caracterização de argilas organofílicas provenientes do Estado do Maranhão

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Iniciação Científica

Autores

Leite, M. (UFMA) ; Miranda, L. (UFMA) ; Botelho, C. (UFMA) ; Santana, S. (UFMA) ; Bezerra, C. (UFMA)

Resumo

No presente trabalho utilizou-se o sal quaternário de amônio brometo de cetil trimetilamonio, visando a organofilização de material argiloso proveniente da cidade de Grajaú, do estado do Maranhão . Empregando-se como técnicas de caracterização, a espectroscopia na região do infravermelho, Fluorescência de Raio-X e inchamento de Foster,no qual um solvente orgânico é colocado em contato com a argila organofílica mostrando a interação do material modificado com compostos orgânicos,e a efetividade do processo de modificação. A organofilização da argila visa futuramente, o uso do material como adsorvente para contaminantes de biodiesel.

Palavras chaves

Argila; sal quaternário de amonio; caracterização

Introdução

As argilas são utilizadas pelo homem há bastante tempo, e sua abundância gerou estudos que comprovaram sua eficácia em diversos processos físicos e químicos, entre eles os de eletrocatálise e adsorção. Pode-se definir argila como um material natural, terroso, de granulação fina, que geralmente adquire, quando umedecido com água, certa plasticidade. Quimicamente, as argilas são formadas por silicatos hidratados de alumínio, ferro e magnésio[1].Argilas organofílicas são argilas que contém moléculas orgânicas intercaladas entre as camadas estruturais.As pesquisas de intercalação de moléculas orgânicas em argilas tiveram início na década de 1920, após a introdução da técnica de difração de raios-X em 1913[2].A eficiência do processo de organofilização das argilas é mostrado principalmente através das técnicas de caracterizações, uma vez que apresentam resultados da composição química do material.

Material e métodos

Preparo da argila organofílica:Para a obtenção das argilas organofílicas utilizando o sal brometo de cetil trimetilamônio, foram preparadas dispersões contendo 625 ml de água deionizada para 25 g de argila.Inicialmente,um Becker contendo a dispersão de argila/agua foi colocado sobre um agitador com temperatura controlada em 80 ºC ± 5 ºC, e agitação constante por 20 min. Em seguida, o sal quaternário (3,35 g) foi adicionado aos poucos e com agitação mecânica concomitante e contínua onde permaneceram por 2h. Passado este tempo, os recipientes foram fechados e mantidos à temperatura ambiente por 24 h.Seguiu- se o procedimento de lavagem para retirada do excesso do sal quaternário,filtração, desaglomeração e classificação granulométrica.Caracterização do material:Empregou-se a técnica da pastilha, que usa brometo de potássio seco e pulverizado, para obter os espectros de infravermelho das argilas, sob pressão de 10 a 15 Ki formando um disco transparente e em seguida colocado no espectrômetro Shimadzu, modelo IRPrestige- 21, para obtenção do espectro de absorção na faixa espectral de 4000 a 400 cm. A composição química das argilas in natura e modificada foi obtida por Fluorescência de Raio-X, por comprimento de ondas dispersivo (WDXRF) modelo S8 Tiger da Bruker AXS, contendo um tubo de raios-x refrigerado a água, com ânodo de Rh, janela de Berílio de 75 µm e uma tensão de aceleração máxima de 60 kV.O Método de inchamento de Foster[3] consistiu em adicionar 0,85 g da amostra em 10 ml de solvente(querosene,gasolina,água,diesel,metanol). Efetuando a leitura do inchamento após 24 h sem agitação.Em seguida a leitura,agita-se por 5 min,e deixou-se em repouso por mais 24 h.Efetuando-se a leitura do inchamento novamente após esse período.

Resultado e discussão

Os espectros de infravermelho da Figura(1A), nos mostra picos características de material argiloso. Entre eles estão SiO, com bandas compreendidas entre 1023 e 1028 e 533-525 cm-1, em ambos os materiais. Picos com comprimento de onda de 2919 e 2853 cm-1 são correspondentes aos estiramentos assimétricos e simétricos das ligações -C-H da modificação com quaternário de amônio e referentes aos grupos -CH2 e -CH3, respectivamente, observados apenas na A9mod, o que indica a eficiência do processo de modificação.A análise elementar da A9, como pode ser notado na Figura (2B),que apresentou como resultados, um elevado teor de óxido de silício, uma vez que o quartzo é o principal mineral que constitui esse tipo de material, assim como óxidos de alumínio e ferro. Entende-se que a presença do bromo antes inexistente no material in natura é devido sua presença no sal quaternário. A baixa presença de óxidos de cátions trocáveis permite explicar o valor de CTC.As Figuras (SA) e (CA) apresentam os resultados de inchamento de Foster para A9mod.Segundo os valores obtidos, não houve inchamento da argila modificada,em água tanto sem e com agitação.Valores obtidos entre 0,7 a 1,2 ml/g de argila refletem um baixo inchamento. Para o solvente querosene e diesel antes da agitação, apenas o querosene apresentou médio inchamento com agitação. Foi observado um inchamento médio, com valores de 1,88 ml/g para os solventes diesel e metanol, apresentando uma diferença antes e depois da agitação, mostrando assim que a mesma permite que haja maior interação entre o solvente e os espaçamentos das argilas, levando a um maior inchamento. Valores acima de 1,88 ml/g são considerados altos ,apresentado apenas pelo solvente gasolina.

Resultados referentes à Espetroscopia na Região do Infravermelho(A),e Fluorescencia de Raio-X(B)das argilas in natura e modificada.


Inchamento de Foster, sem agitação(SA),e com agitação(CA) para argila modificada com quaternário de amônio.

Conclusões

A modificação da argila foi observada a partir dos resultados obtidos com a espectroscopia na região do infravermelho, onde se pode observar os picos referentes aos grupos -CH 2 e -CH3,provenientes do quaternário de amônio.A composição química da argila mostrou que a modificação não altera a estrutura cristalina do material,sendo assim viável para processos como os adsorção.Inchamento de Foster mostrou-se eficaz ao apresentar resultados efetivos quanto a modificação da argila,com maior inchamento,para o solvente gasolina,mostrando a afinidade do material com compostos orgânicos.

Agradecimentos

CNPq,Capes,LPQIA,UFMA

Referências

[1] P. Souza Santos, "Ciência e Tecnologia de Argilas", Vol. 2, 2ª Ed., Edgar Blücher, S. Paulo, SP (1992) 440.
[2] L. B. de Paiva1, A. R. Morales1, F. R. V. Díaz.Argilas organofílicas: características, metodologias de preparação,compostos de intercalação e técnicas de caracterização. Cerâmica 54(2008) 213-226.
[3] .F. R. Valenzuela Díaz, Preparação em nível de laboratório de algumas argilas esmectíticas organofílicas, Tese de Doutorado, Departamento de Engenharia Química da Escola Politécnica da Universidade de S. Paulo, S. Paulo, SP (1994).