ISBN 978-85-85905-19-4
Área
Química Analítica
Autores
Souza Oliveira, E. (UFRN) ; Ferreira de Almeida, J.M. (UFRN) ; Damasceno Junior, E. (UFRN) ; Moura, M.F.V. (UFRN) ; Fernandes, N.S. (UFRN)
Resumo
O presente trabalho teve por propósito um estudo do processo de adsorção da ortofenantrolina pela perlita expandida, com ênfase na influência do parâmetro concentração na eficácia do referido processo, de modo a determinar-se uma concentração na qual a eficiência do processo seja máxima. Os testes de adsorção foram conduzidos variando-se as concentrações do adsorbato nas proporções de: 0,005; 0,01; 0,025; 0,05; 0,1; 0,25 e 0,5 mol/L. O resíduo líquido do processo, denominado de água de lavagem, foi analisado por espectrofotometria de absorção molecular na região Uv-vis e os resíduos sólidos, por sua vez, foram avaliados por Termogravimetria. Verificou-se que para a concentração de 0,1 mol/L de ortofenantrolina ocorreu uma maior incorporação na perlita expandida.
Palavras chaves
Perlita expandida; Adsorção; Ortofenantrolina
Introdução
A adsorção fundamenta-se basicamente na incorporação de um determinado material (adsorvato), podendo este se encontrar em seu estado líquido ou gasoso, na superfície de um segundo material (adsorvente), usualmente um sólido (SILVEIRA, 2001; ALMEIDA, 2015).Os adsorventes comumente utilizados são, inúmeras vezes, sólidos finamente divididos ou porosos, uma vez que este tipo de material apresenta uma ótima área superficial, tornando possível sua interação com um grande número de moléculas do adsorvato. Além disso, uma vez realizada a adsorção, tendo em vista o caráter superficial da técnica, a capacidade adsorvente do sólido pode ser restaurada com o auxílio de processos de aquecimento. Há ainda, a possibilidade de funcionalização da superfície do material adsorvente com diversos tipos de moléculas, sendo estas, contudo, comumente de caráter orgânico. Este procedimento é capaz de aumentar a capacidade de adsorção do adsorvente, bem como tornar tal capacidade específica a um determinado grupo de maior interesse (OLIVEIRA, L. C. A. 2003). Nesse sentido temos a perlita expandida, um aluminossilicato derivado de uma rocha de origem vulcânica, de aparência esbranquiçada, e que apresenta a forma de pó finamente dividido e extremamente leve. Tais características conferem a perlita expandida um grande potencial adsorvente, além disso, o seu baixo custo comercial torna-na, ainda mais tentadora para tal aplicação (SILBER et al, 2010). Já a ortofenantrolina é um material orgânico de difícil degradação natural, de modo que sua retirada do meio aquoso por sua adsorção representa uma maneira eficaz para solucionar-se problemas ambientais ocasionados pela presença desta no referido meio.
Material e métodos
A perlita expandida, utilizada no presente trabalho como material adsorvente, é advinda da Argentina e foi generosamente cedida pela Schumacher Insumos, empresa Sul Rio Grandense. Inicialmente, a perlita foi peneirada com uma granulometria da ordem de 100 mesh. Posteriormente, uma massa de aproximadamente 20 g do referido material foi pesada, e colocada em um béquer no qual foi adicionada uma quantidade de água suficiente para sobrepor a massa de perlita. Tal mistura foi frequentemente agitada por um período de 24 horas. Passado o declarado intervalo, a amostra foi filtrada em um papel filtro quantitativo (poro 8 μm), com o auxílio de uma bomba a vácuo. Por fim, a massa obtida a partir da filtragem foi seca em uma estufa com circulação forçada de ar, durante 8 horas a uma temperatura de 80° C, sendo posteriormente armazenada em um recipiente adequado.A adsorção foi conduzida em erlenmeyers de 250 mL, de modo que, para as concentrações de 0,005; 0,01; 0,025 e 0,05 mol L-1 das soluções de ortofenantrolina, em cada recipiente foram adicionadas aproximadamente 3 g de perlita expandida e 125 mL das respectivas soluções. Já para as concentrações de 0,1; 0,25 e 0,5 mol L-1, utilizou-se uma massa de perlita de aproximadamente 1,5 g e um volume das soluções de adsorbato de 62,5 mL. Os ensaios se deram sob agitação constante a 240 rpm em uma mesa agitadora, a temperatura ambiente (aproximadamente 30° C) e por um período de 4 horas. Transcorrido este tempo, as amostras foram filtradas com o auxílio de uma bomba a vácuo, em um papel filtro quantitativo (poro 8 μm). Subsequentemente, a água de lavagem, obtida por filtração, foi armazenada para posteriores análises em um espectrofotômetro de absorção molecular Uv-Vis, visando-se a determinação da quantidade de ortofenantrolina.
Resultado e discussão
A perlita expandida apresenta uma perda de massa natural em uma faixa de
temperatura que vai de aproximadamente 158 a 420° C. Já a ortofenantrolina
apresenta duas perdas de massa características, sendo a primeira na faixa de
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a 130° C, referente à perda de água, a segunda, por sua vez, encontra-se na
faixa de 170 a 364° C, e é devida a decomposição quase que completa do
material,
conforme pode ser observado pelo alto valor atribuído a tal perda.
Uma vez que ambas as faixas são relativamente próximas, o efeito causado
pela
interação entre elas faz com que o intervalo de perda de massa referente às
amostras provenientes dos ensaios de adsorção varie de amostra para amostra,
conforme a quantidade de ortofenantrolina adsorvida, dentro da faixa já
explicitada.
Após avaliação dos resultados é notório que para as amostras cujas
concentrações de ortofenantrolina utilizadas na adsorção foram de 0,005;
0,01;
0,025 e 0,05 mol L-1, as perdas de massa foram apenas próprias da perlita,
demonstrando assim que o processo de adsorção não é eficaz para
concentrações
tão baixas.
Quando há, contudo, um aumento na concentração (0,1; 0,25 e 0,5 mol/L) do
adsorvato torna-se possível a adsorção deste. No entanto a concentração de
0,1
mol/L é a que apresenta maior quantidade de adsorvato incorporada, de modo a
ser
esta a provável concentração de eficiência máxima do processo.
A variação acentuada entre a quantidade de massa adsorvida para as
concentrações
de 0,25 e 0,5 molL deve-se, provavelmente, ao fato de a perlita expandida
utilizada no presente trabalho, ser um material de origem natural, de sorte
que
a disposição dos sítios superficiais, responsáveis pela capacidade de
adsorção,
não apresenta uniformidade(DOGAN et al., 1997; ALKAN, et al., 2005).
Espectro de absorção no Uv-vis da água de lavagem referente à adsorção com a solução de ortofenantrolina na concentração de 0,1 mol L-1.
Curva TG com análise de perda de massa para uma amostra de perlita expandida pós-adsorção com solução de ortofenantrolina na concentração de 0,1 mol L
Conclusões
A comparação feita entre os resultados tornou possível a averiguação do fato de que, mesmo à concentração ótima de adsorbato (0,1 mol/L) o processo apresenta uma eficiência relativamente baixa, tendo-se em vista que o percentual de ortofenantrolina incorporada a perlita expandida é muito menor do que o percentual de adsorbato não incorporado. Assim sendo, as técnicas utilizadas para atingirem-se as finalidades propostas ao presente trabalho demonstraram-se eficazes ferramentas de análise diante dos desafios apresentados ao longo dessa empreitada, fornecendo resultados rápidos, pr
Agradecimentos
INSTITUTO DE QUÍMICA/UFRN, PETROBRAS, NUPPRAR
Referências
ALMEIDA, J. M. F. Aplicação da perlita expandida modificada com ortofenantrolina na remoção do negro de eriocromo T em águas residuais geradas em laboratórios de ensino de química. 2015. 108 f. Dissertação (Mestrado em Química) – Programa de Pós-Graduação em Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, Brasil, 2015.
ALKAN, M.; DEMIRBAS, O.; DOGAN, M. Zeta potential of unexpanded and expanded perlite samples in various electrolyte media. Microporous and mesoporous materials, V. 84, p. 192-200, 2005.
DOGAN, M.; ALKAN, M.; ÇAKIR, U. Electrokinetic properties of perlite. Journal of colloid and interface science, V.192, p. 114-118, 1997.
OLIVEIRA, L. C. A. Desenvolvimento de novos materiais baseados em argilas e carvões para aplicações como catalisadores e adsorventes em processos de remediação ambiental. 2003. 200 f. Tese (Doutorado em Ciências). Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, MG, Brasil, 2003.
SILBER, A. et al. pH-Dependent surface properties of perlite: Effects of plant growth.
Geoderma, V. 158, p. 275-281, 2010.
SILVA, J. P. Adsorção. Disponível em: <http://webpages.fc.ul.pt/~jpsilva/Quer_saber.htm>. Acesso em: 12 abr. 2016.
SILVEIRA, S.V. Remoção de poluentes gasosos por adsorção - tratamento numérico. 2001. 128 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química). Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, SC, Brasil, 2001.
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