OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE ARGILAS BENTONITAS MODIFICADAS COM BROMETO DE HEXADECILTRIMETILAMÔNIO PARA ADSORÇÃO DE PESTICIDAS ORGANOCLORADOS

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Inorgânica

Autores

Vieira Blasques, R. (UFMA) ; Gonçalves dos Santos, M. (UFMA) ; Silva Nunes, G. (UFMA) ; Cesar Mendes Villis, P. (UNICEUMA)

Resumo

O objetivo deste trabalho foi preparar e caracterizar argilas organofílicas modificadas com Sal brometo de hexadeciltrimetilamônio em diferentes concentrações para remoção de pesticidas organoclorados em solução aquosa. A caracterização do material foi realizada pelas técnica de difração de raios- X (DRX), espectroscopia no infravermelho (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foram realizados ensaios cinéticos de adsorção e isotermas de adsorção. Os resultados da caracterização indicaram a intercalação do sal quaternário de amónio entre as camadas intermediarias das argilas organofílicas. Os dados experimentais ajustaram-se melhor ao modelo de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem para os compostos 4,4’-DDT e aldrin, respetivamente.

Palavras chaves

ARGILAS BENTONITAS ; PESTICIDAS ORGANOCLORADOS; SÍNTESE

Introdução

Pesticidas organoclorados (POCs) têm sido utilizados na agricultura e saúde pública em todo o mundo desde 1940, devido à sua eficiência no controle de pragas e vetores de doenças humanas. No entanto, a produção e uso intensivo agrícola e industrial têm causado contaminação generalizada dos ecossistemas. Devido à gravidade da contaminação dos ecossistemas aquáticos por POCs, são necessários que sejam desenvolvidos métodos para remediação das áreas já contaminadas. Diferentes métodos tais como oxidação térmica, oxidação catalítica, biofiltração, condensação e separação por membrana, absorção e adsorção têm sido desenvolvidos com a finalidade de remover poluentes orgânicos (Carvalho, 2011). Entre vários métodos de tratamento de água, a adsorção é suposto como o melhor devido à sua natureza barata, universal e facilidade de operação (Ali, et al., 2012). A lama vermelha (Ozcan, et al., 2011), carvão ativado a base de endocarpo de coco (Ignatowicz, 2011), pó de serragem de madeira (Ofomajaa, Unuabonahb, 2011), resíduos da agroindústria, casca de eucalipto, espiga de milho, pastilhas de bambu, casca de arroz tratados com ácido (Mandala, Singha, Purakayasthab, 2017) são utilizados como materiais adsorventes para remoção de poluentes orgânicos. As argilas bentonitas, compostas essencialmente por minerais do grupo das esmectitas, sendo mais comum a montmorilonita, são candidatas adequadas para remover poluentes orgânicos e inorgânicos das águas residuais devido à sua abundância na natureza, baixo custo, propriedades de adsorção e troca de íons elevadas. Nessa perspectiva, o objetivo desse trabalho foi preparar e caracterizar argilas bentonitas utilizando sal hexadeciltrimetilamônio, bem como testar seu potencial de adsorção para pesticidas organoclorados em soluções aquosas.

Material e métodos

Para síntese das argilas organofílicas, utilizou-se uma argila bentonita obtida da empresa EBM Minérios, localizada no município de Pocinhos-PB, de capacidade de torca de cations (CTC) igual a 73,6 meq/100g. Foram preparadas argilas organofílicas utilizando o Sal brometo de hexadeciltrimetilamonio (Merck) de peso molecular 364,45 g.mol-1 e fórmula molecular C19H42BrN, em concentrações correspondentes a 25, 50, 75, 100, 125 e 150% da CTC da argila precursora, conforme a metodologia adotada por Lira et al. (2016). O procedimento é ilustrado na Figura1. As soluções da mistura de POCs foram obtidas a partir de uma solução padrão (Supelco - 47557-U) de concentração variando de 25 a 260 µg.mL-1, em solvente metanol. Para caracterização das amostras Espectrofotómetro de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR Prestige 21 - Shimadzu). As análises foram realizadas na faixa de comprimento de onda de 4000 a 400 cm-1, com resolução de 4 cm-1 e 32 varreduras por amostra. Para difração de raios X foi utilizado um Difratômetro de Raios-X (Bruker), modelo D8 Advance LAMULT, com radiação Kα do Cu (λ = 1,5418 Å) e passo variando de 0,02 a 2θ, varrido de 20° a 80°. A voltagem e a corrente aplicadas foram 40 Kv e 30 mA, respectivamente. Para microscopia eletrônica de varredura foi utilizado um Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV, Phenom World), modelo Pro X, com aumento de 1000x de resolução. As análises dos pesticidas organoclorados (POCs) foram realizadas mediante o uso de um cromatógrafo a gás Shimadzu (GC-2010 Plus) equipado com sistema de detecção de captura de elétron (GC- ECD) e injetor automático, operado no modo splitless com a divisão fechada por 1 min, sendo feitas injeções de 1µL.

Resultado e discussão

Os espectros na região do infravermelho da argila bentonita in natura (0% CTC) e argilas organofílicas modificadas com HDTMA-Br em concentrações equivalentes a 25, 50, 75, 100, 125 e 150% da capacidade de troca de cátions estão apresentados na figura 2. A argila in natura apresentou bandas em comprimentos de ondas característicos do grupo das esmectitas, que também estão presentes nas argilas organofílicas, indicando a manutenção da estrutura mesmo após a organofilização (Bertagnolli et al., 2009). A técnica de difração de raios-x foi utilizada para avaliar a estrutura das argilas organofílicas em função da variação das concentrações de Sal HDTMA-Br (Figura 2). Pode-se inferir a partir da figura 2, que a presença do HDTMA- Br, após a organofilização provocou o deslocamento do pico referente ao plano cristalográfico d001 para ângulos mais baixos, que consequentemente caracteriza o aumento do espaçamento basal, evidenciando a intercalação das moléculas orgânicas do sal quaternário nas galerias das camadas da argila para formar a argila organofílica (Silva et al.,2016). As micrografias eletrônicas de varredura da argila in natura e argilas modificadas com sal brometo de hexadeciltrimetilamônio (HDTMA-Br) não apresentaram mudanças significativas após o tratamento com o sal HDTMA-Br. Resultados semelhantes foram obtidos por Silva et al. (2007) que estudaram a preparação de argilas organofílicas com sal HDTMA-Cl em diferentes concentrações, nesse estudo os autores verificaram que em todas as amostras de argilas com e sem tratamento não ocorreu distribuição homogênea de partículas, pois elas apresentaram grãos de diversos tamanhos, ocasionando uma distribuição de aglomerados de partículas irregulares.

Figura 1


Figura 2. Espectros de infravermelho da argila bentonita modificada com várias concentrações de brometo de hexadeciltrimetilamônio

Conclusões

A caracterização das argilas modificadas mediante uso das técnicas DRX, MEV e FTIR, comprovaram a formação das argilas organofílicas pela intercalação do sal HDTMA-Br nas camadas interlamelares. O aumento da concentração do Sal HDTMA-Br favoreceu a cinética de remoção dos PCOs, porém, em quantidade superiores a 150% da CTC as argilas perdem sua eficiência devido a delaminação das argilas. A cinética foi melhor elucidada pelo modelo de pseudo-segunda e pseudo-primeira ordem, sendo que as isotermas de adsorção apresentaram boa correlação com o modelo de langumiur e de Freundling.

Agradecimentos

Ao Núcleo de Analise de Resíduos de Pesticidas (NARP) - UFMA

Referências

Ali, I.; Asim, A.; Khan, T. A. Journal of Environmental Management 2012, 113, 170.

Bertagnolli, C. Dissertação Mestrado, Universidade Estadual de Campinas, Brasil, 2010.

Dal Bosco, S. M.; Vignado, C.; Carvalho, W. A. ADSORÇÃO DE MN(II) E CD(II) POR ARGILAS IN NATURA E MODIFICADAS COM PIRROLIDINADITIOCARBAMATO DE AMÔNIO. Geochimica Brasiliensis, 20(3)219-232, 2006.

Ignatowicz, K. Journal of Heat and Mass Transfer 2011, 54, 4931.
Mandala, A.; Singha, N.; Purakayasthab, T. J. Science of The Total Environment 2017,

Ozcan, S.; Tor, A.; Aydin, M. E. Clean – Soil, Air, Water 2011, 39, 972.

Silva D. L.; Silva A. V.; Ferreira H. S.; Cerâmica 2016, 62, 294.