Preparo e caracterização de argila esmectita em organofílicas do município de Montes Altos - Ma

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Analítica

Autores

Lima, N. (UFMA) ; Santana, S.A.A. (UFMA) ; Bezerra, C.W.B. (UFMA) ; Silva, H.A.S. (UFMA) ; Amorim, S.R.B. (UFMA) ; Silva, D.S.A.S. (UFMA) ; Carvalho, L.M. (UFMA) ; Leite, M.S. (UFMA) ; Pinheiro, H.A. (UFMA)

Resumo

A modificação química das argilas é possível devido à sua capacidade de troca iônica e adsorção que permite o ajuste das propriedades físico-químicas das superfícies de suas camadas. Existem várias rotas de modificação de argilas e minerais de argilas e a troca iônica com íons alquilamônio é um método bem conhecido e preferencial para o preparo de argilas organofílicas. A escolha da bentonita a ser organofilizada foi feita com base na capacidade de troca de cátions (CTC). Os dados obtidos através de DRX (Difração de Raios X) e FTIR (Espectroscopia na região do Infravermelho) e Espectroscopia de fluorescência de raio-X (FRX) comprovaram a incorporação do sal nas mesmas.

Palavras chaves

Argila; esmectita; organofilização

Introdução

As argilas são materiais naturais, terrosos, de granulação fina e formadas quimicamente por silicatos hidratados de alumínio, ferro e magnésio (SOUSA et al, 2011), são utilizada na forma natural ou modificada, em processos industriais é considerada como precursora de adsorventes ou absorventes. Isso ocorre devido à variedade de argilas existentes e também às interessantes propriedades que esses materiais apresentam, como inchamento, adsorção, propriedades reológicas e coloidais, plasticidade, etc. A modificação desse material tem recebido bastante atenção porque permite a criação de novos materiais e novas aplicações. O principal objetivo de modificar a superfície das argilas está relacionado à ciência dos materias porque, quando organofílizada, se tornam essenciais para desenvolver nanocompósitos polimétricos. As argilas modificadas são usadas também como adsorventes de poluentes orgânicos no solo, na água e ar, agente de controle reológico, tintas, cosméticos entre outros (PAIVA et al, 2008 ). Existem várias rotas de modificação de argilas e minerais de argilas, a troca iônica com íons alquilamônio é um método bem conhecido e preferencial para o preparo de argilas organofílica. Umas das nanopartículas mais utilizadas para modificação organofílica são montmorilonita, uma argila mineral comum da família de esmectita por conter sítios ativos trocáveis entre camada, geralmente Na+ e/ou Ca2+, por ter uma capacidade de troca catiônica alta, permite que as reações de intercalação sejam muito rápidas e eficientes (HUSKIĆ et al, 2013 ). O objetivo deste trabalho é a modificação e caracterização química das argilas do grupo esmectitas, por troca de cátions inorgânicos ou orgânicos para posterior adsorção de moléculas orgânicas dentro dos espaços entre as lamelas do mineral.

Material e métodos

Foram utilizadas amostras de argila esmectítica (Bentonita) coletadas no município de Montes Altos – MA. A escolha da bentonita a ser organofilizada foi feita com base na capacidade de troca de cátions (CTC) encontrada das mesmas, que foi de 88meq/100. Para o preparo das argilas organofílicas foram usados o sal quaternário de amônio Cetremide (brometo de cetil trimetil amônio). A capacidade de troca catiônica, foi determinada pelo método de cloreto de bário tamponado pela trietanolamina-BaCl2- TEA descrito por Mehlich (MEHLICH, 1948). Para obtenção da argila organofílicas, foi realizada segundo o método de Barbosa (BARBOSA, 2005) adaptado. As argilas não tratadas (AN) e tratadas (AQM) foram caracterizadas por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), difração de raios X (DRX) e fluorescência de raio X, Espectroscopia de fluorescência de raio-X (FRX). As análises de espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) das argilas foram realizadas em um espectrômetro. As amostras de argila foram caracterizadas na forma de pastilhas feitas a partir de 0,007g de argila e 0,1g de KBr prensadas a 5 toneladas durante 30 segundos. A difração de raio-X é a técnica mais utilizada para caracterizar híbridos de sulfactantes e argilas. Ela permite avaliar a obtenção de uma argila organofílica através da medida de espaçamentos basais d(100), da argila in natura e modificada A quantificação dos elementos químicos presentes nas amostras, foi realizada com a técnica de fluorescência de raios X através da análise direta de pastilhas prensadas com 18 mm de diâmetro contendo aproximadamente 500 mg de cada amostra.

Resultado e discussão

Com base na composição química das amostras da AN e AQM com sais quaternário de amônio Cetremide, perceb-se que a AN contém grupos de aluminos silicatos de cálcio, magnésio, ferro, potássio entre outros evidenciando que se trata de um argila esmectita. Esse grupo de argilo minerais presentes nas esmectitas são os componentes principais que caracterizam as bentonitas e por isso elas são comumente designadas argilas esmectítas ou bentonítica. Não houve alteração significativa na maioria dos grupos identificados na AN com relação a AQM o pode-se concluir que a estrutura do material foi mantida. Porém houve uma diminuição do teor de CaO e MgO,o que levaa crer que esse cátions podem ter sido trocados pelos grupos presentes no sal quaternário de amônio. De acordo com os espectros de FTIR do sal orgânico, das bentonitas AN e AQMC observa-se o surgimento de duas bandas na faixa de 3628 – 3630 cm-1 indicam a presença de ligação do grupo O-H. a presença do par de bandas nas faixas 2850- 2930cm-1 correspondem ao grupo CH2, a banda na região de 1480 corresponde ao grupo CH3 evidenciando a presença do cátion do sal quaternário de amônio, Cetrimide. Através dos difratogramas percebe-se que, a argila modificada com o sal Cetremide apresenta deslocamento dos picos para ângulo 2θ mais baixos, resultando em distâncias interlamelares d001 superiores às da argila natural. Os valores calculados para as distâncias interplanares foram de 15,2 nm para a argila natural e 18,06 nm para a argila modificada, confirmando efetiva intercalação dos cátions quaternários de amônio dentro das camadas dos silicatos.

Conclusões

De acordo com as análises químicas observou-se diferença significativa nos óxidos de Cálcio e Magnésio após a modificação, devido a possível troca dos cátions proveniente do sal quaternário de amônio. Através da técnica de infravermelho pode-se observar a presença de novas bandas associadas ao sal e pelos difratogramas de raio X foi possível perceber que o espaçamento basal, da argila modificada, aumentou com relação a argila natura passando de 15,2nm para 18,06nm após a inserção dos cátions entre as lamelas das argilas, o que indica que houve de fato a modificação da mesma.

Agradecimentos

UFMA CNPq LPQIA

Referências

HUSKIĆ, Miroslav, MAJDA Žigon, and MARICA Ivanković. Comparison of the properties of clay polymer nanocomposites prepared by montmorillonite modified by silane and by quaternary ammonium salts. Applied clay science85. 109-115. 2013:
PAIVA, L. B. de; MORALES, A. R.; DÍAZ, F. R. V. Argilas organofílicas: características, metodologias de preparação, compostos de intercalação e técnicas de caracterização. Cerâmica 54, 213 - 226, 2008.
MEHLICH, A.; Soil Sci. 66, 429, 1948.
BARBOSA, Celmy Ma. B. de M.; DAS CHAGAS, F. G. G. N.; PACHECO FILHO, J. G. A.; LIMA FILHO, E C de; MACIEL, A. A. R. Adsorção de tiofeno e propanotiol utilizando zeólitas y trocadas com metais de transição. 3o Congresso Brasileiro de P&D em Petróleo e Gás. 2005.