ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Ambiental
Autores
Melo, B.C.L. (IFRJ) ; Caldas, L.F.S. (IFRJ) ; Neves, M.A.F.S. (IFRJ)
Resumo
Resinas de estireno-divinilbenzeno vêm sendo pesquisadas para tratamento de água desde a década de 40. Este material pode ser facilmente modificado com fenilfluorona por meio da adsorção em sua superfície, o que possibilita a retenção de íons de cobre (II) a nível de traços. Microcolunas de pré-concentração foram empacotadas com as resinas modificadas com fenilfluorona e testes de retenção dos íons metálicos foram realizados. A quantificação da capacidade de retenção dessas colunas foi feita por espectrometria de absorção atômica por forno grafite. Após a análise, os íons de Cu (II) retidos na resina modificada podem ser facilmente removidos das mesmas através de uma solução ácida.
Palavras chaves
copolímero; porosidade; pré-concentração
Introdução
Sólidos adsorventes vêm sendo utilizados no tratamento de água desde a antiguidade. A superfície porosa deste polímero, na forma de partículas esféricas, permite que substâncias quelantes, como a fenilfluorona, permaneçam adsorvidas sobre ela. A fenilfluorona forma então complexos com íons de Cu (II), um contaminante tóxico e bioacumulativo, proveniente de fungicidas, comumente encontrado em baixas concentrações em ambientes aquáticos. Desta forma, elaborar um material capaz de remover estes íons, a nível de traços, se faz importante. 1,2,3 As partículas esféricas da resina de estireno divinilbenzeno pode ser utilizada como material de empacotamento de microcolunas de pré-concentração. Inicialmente deve-se impregnar o material complexante na superfície do polímero, que, quanto mais poroso, mais sítios ativos haverá sobre a resina. Após a impregnação do material, este deve ser empacotado em microcolunas. Ao passar uma solução contendo íons cobre (II), estes últimos ficam retidos na coluna na mesma proporção de sítios ativos presentes na mesma. 1 As propriedades da resina são determinadas de acordo com as condições de síntese. O tipo de diluente e o teor do agente de reticulação (DVB) influenciam a porosidade da resina obtida. Quanto maior a interação do diluente com o polímero menor a porosidade do material obtido. 2 Este trabalho teve como objetivo sintetizar e caracterizar quatro resinas de estireno-divinilbenzeno, variando o tipo de diluente (tolueno ou heptano), mas mantendo constante o grau de diluição (100%) e o variando o teor de divinilbenzeno (60% e 80%). A seguir, modificar a resina obtida com fenilfluorona a fim de testá-lo em colunas de pré-concentração para íons Cu (II). Este teste foi analisado por espectrometria de absorção atômica (FAAS).
Material e métodos
Síntese da resina: fase aquosa – água e agente de suspensão (PVA) e fase orgânica – monômeros (estireno e divinilbenzeno), iniciador (BPO) e diluente (tolueno ou heptano, diluição de 100%) - na relação 4:1. Polimerização em suspensão, sob agitação mecânica a 400 rpm, e aquecimeno em banho seco com a temperatura do meio controlada em torno de 70⁰C por 30 h. Purificação da resina: Lavagem com etanol, seco por 36 h em estufa. Caracterização: Peneiração em peneirador mecânico utilizando seis peneiras (18, 45, 80, 100, 140 e 200 mesh) para verificar a dispersão de tamanho das partículas. Foi então separada a fração de 45-80 mesh para o estudo. Foi realizado teste de densidade aparente e micrografia óptica, para observar a porosidade. Pré-concentração: Impregnar 2 g da resina com o complexante fenilfluorona (PF), surfactante Cloreto de fenil piridina (CPC) (soluções de 1,0 x 10-4 mol L-1, 50,0 mL de cada), postas sob agitação magnética por 15 min. O polímero filtrado foi utilizado para empacotar microcolunas de 3 cm. Estas colunas foram acopladas diretamente ao capilar se sucção do aparelho de absorção atômica. Eluiu-se o padrão de Cu(II) a 100 µg L-1 (solução 1) por 2 min, e em seguida o HCl 1,0 mol L-1 (solução 2), de forma a observar o aumento máximo do sinal analítico, seguido de seu abaixamento. As soluções passam primeiro dentro da coluna e depois chegam ao capilar do aparelho. Análise por FAAS: Comparar os sinais emitidos pelas soluções 1 e 2 eluidos através da microluna de pré-concentração, e o sinal da solução 1 sem o acoplamento da coluna -a solução entra direto no capilar do aparelho. Procura-se comprovar a eficiência de pré-concentração, quanto mais íons detectados, mais complexante foi adsorvido. Toda a análise foi feita com comprimento de onda 324,75 nm.
Resultado e discussão
Etapa de síntese e caracterização: bons rendimentos para cada resina, todos
acima de 80%. A dispersão de tamanho de partícula não variou muito entre as
polimerizações, provavelmente porque o tamanho de partícula é mais influenciado
pela velocidade de agitação que pelo teor de DVB, como a velocidade de agitação
foi constante, este parâmetro foi pouco influenciado. A fração de maior
rendimento foi a de 0,354 a 0,177 mm de diâmetro. Na avaliação de porosidade, a
densidade aparente deu indicativo de que as resinas polimerizadas em tolueno
eram menos porosas que aquelas polimerizadas em heptano - mau diluente: que fica
retido no interior das microesferas, após secagem evapora, deixando poros no
copolímero. Já o tolueno, bom diluente, tem o comportamento contrário. As
micrografias óticas mostraram que microesferas sintetizadas em heptano têm
aparência mais opaca que aquelas obtidas na presença de tolueno. Essa opacidade
é característica de material macroporoso, conseqüência do espalhamento de luz
dentro dos poros. A diminuição do poder solvatante da mistura leva à formação de
estruturas mais heterogêneas, onde ocorre maior refração da luz quando esta
passa pelo interior das pérolas, resultando no aumento da opacidade das pérolas.
Na etapa de pré-concentração: foi observado que o sinal gerado pela solução 1
sem acoplamento da coluna gira em torno de 0,002, semelhante ao emitido pela
mesma solução ao passar através da coluna. O gerado pela solução 2 variou entre
0,01-0,02, dez vezes o sinal do padrão, o que indica que os íons de cobre forma
retidos pela coluna e eluídos pela solução ácida. Através de cálculos baseados
na sensibilidade do aparelho (0,2 de absorvância para 4ppm), afirma-se que a
coluna concentrou quatro veses (de 10ppb para 40ppb), o que mostra seu
potencial.
Conclusões
Nas condições de estudo, a polimerização se mostrou satisfatória. Resinas polimerizadas em tolueno formam material menos poroso que as mesmas em presença de heptano, conforme já mencionado na literatura. Após o teste com FAAS é possível afirmar que o material gerado, após modificação com PF, tem potencial para aplicação em tratamento de águas contaminadas com íons de cobre (II). Testes mais detalhados serão realizados em breve.
Agradecimentos
Ao IFRJ e CNPq.
Referências
1. PEREIRA, I. T. Q. P. Preparação e caracterização de resinas macroporosas de troca iônica. Tese de mestrado, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, 1985.
2. DIOGO, D. D. 2011. tese de mestrado, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, 2011.
3. CALDAS, L. F. S. 2011. em 34° Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, Santa Catarina.
4. DORES, E. F. G. C. e DE-LAMONICA-FREIRE, E. M. 2001. Contaminação do ambiente aquático por pesticidas. Estudo de caso: águas usadas para consumo humano em primavera do leste, mato grosso – análise preliminar. Quim. Nova, v. 24, n.1, p.27-36
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